فرمولاسیون مایع ظرفشویی
بهبود فرمولاسیون مایع ظرفشویی به وسیله ی اصلاح سیستم مخلوط سورفکتانت
چکیده: در این مطالعه، فرمول مایع ظرفشویی دستی (Hand Dishwash Liquid Formulation) حاوی سیستم
مخلوط سورفکتانت های یونی، غیر یونی و آمفوتری از نظر ویسکوزیته، نقطه ابری، قدرت کف کردن،
ویژگی های کف، عملکرد شستشو، تست تحریک و هزینه آن در مقایسه با سایر نمونه های تولید شده ت
وسط شرکت های چند ملیتی مورد بررسی قرار گرفت. بررسی ها نشان داد که فرمول های حاوی
آلکیل بنزن سولفونیک اسید خطی به تنهایی عملکرد بالایی در از بین بردن لکه، بدون رسوب لکه روی
ظروف دارند، اما قدرت کف کردن متوسط است که در آب سخت بیشتر کاهش می یابد. همچنین مشخص
شد که استفاده از یک سیستم مخلوط سورفکتانت سدیم آلکیل بنزن سولفونات/سدیم لوریل اتر سولفات/
کوکونات فتی اسید دی اتانول آمید/کوکامیدو پروپیل آمین اکسید در فرمول ساخت مایع ظرفشویی منجر به
عملکرد شستشوی بهتر، تحریکات کمتر، ویسکوزیته بالاتر، نقاط ابری قابل مقایسه و قیمت محصولات پایین تر می شود.
مقدمه:
ترکیبات مایع ظرفشویی دستی (MDWL) هنوز از اهمیت قابل توجهی در بازار برخوردار است و تقریباً
در هر خانه ای حتی به موازات ماشین ظرفشویی های اتوماتیک استفاده می شود. تعریف مدرن مایع ظرفشویی
عبارت است از: محلول آبی سورفکتانت های مختلف، ترکیب شده با مواد خاص دیگر که عملکرد آن ها افزایش
کف، تثبیت و همگن سازی فرمول و ایجاد ویسکوزیته مناسب می باشد. مایع ظرفشویی دستی با مصرف کل
حدود ۷۰۰۰۰۰ تن در سال، دومین دسته محصولات بزرگ مصرفی در خاورمیانه است. مصرف سرانه این ترکیبات
از ۱ کیلوگرم در مصر تا ۳ کیلوگرم در ایران و عربستان سعودی متغیر است. امروزه انواع فرمول مایع ظرفشویی
حاوی مخلوطی از سورفکتانت های مختلف هستند تا عملکرد تمیز کنندگی آن ها را تقویت کرده و برای
پوست دست ملایم باشند. انواع و سطح سورفکتانت ها پارامترهای اساسی فرمول شیمیایی مایع ظرفشویی
مانند کف کردن، تمیز کردن، عملکرد شستشو و ویسکوزیته را کنترل می کنند. مخلوط سورفکتانت های مختلف
کاربردهای صنعتی زیادی دارند زیرا ویژگیهای بهتری نسبت به سیستم های تک جزئی نشان می دهند که
این ویژگی ها را می توان با برهم کنش های هم افزایی بین اجزاء در میسل های مخلوط توضیح داد.
اندازه گیری نقطه ابری فرمول مایع ظرفشویی: ۵۰ میلی لیتر از فرمول ها در لوله ی آزمایش ریخته شد و یک دماسنج در لوله هر فرمول غوطه ور شد و سپس لوله های آزمایش در چیلرهای ۳- درجه سانتی گراد غوطه ور شدند. زمانی که فرمولاسیون در لوله آزمایش شروع به کدر شدن کرد، دمای خواندن ثبت شد.
اندازه گیری قدرت کف کردن: دویست میلی لیتر از محلول ۱ درصد فرمول مایع ظرفشویی در دمای ۳۰ درجه سانتی گراد از قیف جداکننده به داخل یک استوانه مدرج ریخته شد. قیف جداکننده به گونه ای قرار داده شد که لوله خروجی آن به سمت مرکز استوانه مدرج باشد و فاصله لبه پایینی آن تا استوانه مدرج پنج سانتی متر باشد. حجم اولیه فوم تولید شده ثبت شد و پس از ۳۰ دقیقه مجدداً حجم فوم ثبت شد.
اندازه گیری عملکرد شستشو: بشقاب های کثیف با حرکت چرخشی مکانیکی در محلول ۱/۰ درصد از فرمولاسیون مایع ظرفشویی آماده شده در شرایط استاندارد شسته شدند، زمانی که ناپدید شدن فوم به پایان رسید، تعداد صفحات شسته شده ثبت شد.
پتانسیل تحریک پوست دست به وسیله فرمول مایع ظرفشویی:
این آزمایش توسط CHELAB srl که یک آزمایشگاه خصوصی و مستقل است (www.chelab.it) انجام شده
است. این روش توسط CHELAB srl به شرح زیر دنبال شد. پوست مورد بررسی با اتیل الکل ۷۰% تمیز
شد، لازم است بلاسترها در ناحیه پاراورتبرال، در سطح کتف یا ساعد مالیده و به مدت ۲۴ ساعت در
محل قرار گیرد. به داوطلب تذکر داده شد که در تمام مدت آزمایش محل را شستشو ندهد. پس از این
فاصله زمانی، بلاسترها توسط یک متخصص پوست خارج شدند، که بعد از ۱۵ دقیقه نواحی خاص را از تمام باقی مانده های محصول پاک می کند، این
مدت زمان برای خاموش کردن تحریک بلاستر ضروری است. متخصص پوست اولین ارزیابی را
از تحریک نهایی انجام می دهد و پس از ۲۴ ساعت از برداشتن بلاستر، متخصص پوست ارزیابی دوم را انجام می دهد.
نتایج و بحث:
تأثیر کلرید سدیم بر ویسکوزیته و نقطه ی ابری فرمولاسیون مایع ظرفشویی دستی:
نتایج نشان دادند که ویسکوزیته و نقطه ابری فرمولاسیون ۱۰% LABSA با افزودن کلرید سدیم افزایش می یابد.
ویسکوزیته به mPa.s 1150 رسید و نقطه ابری در دمای ۱۵ درجه سانتی گراد با ۶/۰ درصد کلرید سدیم
ثبت شد. هر گونه افزودن بیشتر کلرید سدیم منجر به کاهش ویسکوزیته و افزایش نقطه ابری می شود.
در فرمولاسیون EO2SLES-+LABSA توانایی فرمول برای جذب بیشتر کلرید سدیم بهبود یافته، اما ویسکوزیته
کمتر از فرمول ۱۰% LABSA و نقطه ابری بالاتر بود. افزودن CAPB به فرمول ۱۰% LABSA بهترین گزینه برای
دستیابی به ویسکوزیته بالا با نقطه ابری صفر بود. افزودن ۱۵/۰ درصد کلرید سدیم باعث افزایش ویسکوزیته
به mPa.s 5800 و نقطه ابری صفر شد. فرمول CAO با ۱۰% LABSA ویسکوزیته کمتر و نقاط ابری بالاتری
داشت. فرمول CDEA + 10% LABSA با کلرید سدیم سازگار نبود، بطوری که نقاط ابری با افزودن کلرید سدیم
افزایش یافت. فرمول های EO2SLES-+LABSA و CDEA+LABSA به کلرید سدیم بسیار حساس بوده و باعث
کدر شدن و ویسکوزیته پایین می شوند. LABSA/CAPB و LABSA/CAO سازگاری بیشتری با کلرید سدیم
داشتند بطوری که سطوح پایین نیز منجر به ویسکوزیته مطلوب برای مصرف کننده می شوند. کاتارزینا و
همکارانش گزارش کردند که اثرات منفی کلرید سدیم در دو نکته مشاهده شده است: اول اینکه غلظت
بحرانی میسل (CMC) با افزایش قدرت یونی افزایش می یابد، دوم اینکه ارتفاع کف با افزایش غلظت نمک کاهش پیدا می کند.
تاثیر مخلوط سورفکتانت ها و غلظت آن ها بر ویسکوزیته و نقاط ابری فرمول مایع ظرفشویی دستی و مقایسه با محصولات تجاری:
در این مطالعه، ما برخی از فرمول های مایع ظرفشویی دستی (MDWL) را انتخاب کردیم که بدون نیاز به استفاده از هر نوع عامل ضخیم کننده، ویسکوزیته ای در حد نمونه های تجاری به ما می دهد. ما در نظر می گیریم عامل ضخیم کننده یک هزینه اضافی بدون هیچ گونه تأثیر مثبت بر عملکرد محصول است. اندازه گیری های ویسکوزیته، نقاط ابری، ترکیب سورفکتانت ها و pH محصولات تجاری نیز انجام شد. نتایج نشان می دهد که ویسکوزیته در محدوده mPa.s 4100-3650 و نقطه ابری همیشه زیر ۳ درجه سانتیگراد است. افزایش غلظت LABSA در فرمولاسیون فاقد هر نوع دیگری از سورفکتانت، باعث افزایش اندک ویسکوزیته و افزایش قابل توجه نقطه ابری فرمول شد.
الف) در فرمول تولید مایع ظرفشویی LABSA، نقطه ابری به ۳ درجه سانتیگراد با ویسکوزیته بسیار کم mPa.s 190 رسید. با افزایش غلظت سورفکتانت به ۲۰% ویسکوزیته با نقطه ابری ۲۱ درجه سانتی گراد به mPa.s 2100 افزایش یافت. این فرمول ویسکوزیته ی کمتر از محدوده دلخواه مشتری و نقطه ابری بالاتر از آنچه برای محصول پایدار لازم است، نشان می دهد. بنابراین متوجه می شویم که ویسکوزیته ۱۰% LABSA بسیار کم بوده (mPa.s 80) و نقطه ابری صفر است، بنابراین می توان آن را به عنوان یک فرمول پایه برای ایجاد بهترین مخلوط سورفکتانت انتخاب کرد تا ویسکوزیته و نقطه ابری ترجیحی را برای مصرف کننده با هزینه کم بدست آورد.
ب) نتایج نشان داد که افزودن EO2SLES- با غلظت های مختلف تا ۱۰% تاثیر زیادی بر ویسکوزیته نداشت (mPa.s 320) و نقطه ابری صفر باقی ماند مگر اینکه غلظت LABSA نیز افزایش یابد.
پ) افزودن مداوم CAPB به ۱۰% LABSA باعث افزایش قابل توجه در ویسکوزیته شد اما متاسفانه نقطه ابری نیز افزایش یافت. سطح ترجیحی برای CAPB حدود ۲ درصد بود که ویسکوزیته را به mPa.s 880 رساند در حالی که نقطه ی ابری ۰ درجه سانتیگراد بود. بیشتر از این مقدار اگر چه ویسکوزیته بطور چشمگیری افزایش می یابد اما نقطه ی ابری نیز به دمای ۱۰ درجه سانتیگراد می رسد. CAO همان رفتار CAPB را با دوز بالاتر نشان داد.
ت) افزودن CDEA با غلظت های مختلف تا ۵% به ۱۰% LABSA تاثیر زیادی بر ویسکوزیته و نقطه ابری (mPa.s 700 نقطه ابری صفر) نداشت. افزایش مداوم CDEA منجر به افزایش زیاد ویسکوزیته با نقطه ابری صفر مکرر شد.
بنابراین SLES و CDEA بهترین افزودنی ها برای فرمولاسیون مایع ظرفشویی ۱۰% LABSA به منظور افزایش ویسکوزیته بدون بالا رفتن نقطه ی ابری بودند.
قدرت کف کردن فرمولاسیون مایع ظرفشویی ارائه شده و محصولات تجاری تحت سطوح مختلف سختی آب:
ما توانایی فرمول پیشنهادی برای ایجاد و پایداری کف با زمان را مطالعه کردیم زیرا تولید فوم معیار بسیار مهمی برای مشتری در ارزیابی مایع ظرفشویی است. نتایج بررسی ها نشان داد که EO2SLES- تغییر بسیار موثری در قدرت کف دهی ۱۰% LABSA دارد، زیرا سطح کف اولیه را از ۸۵ میلی لیتر در مورد ۱۰% LABSA به تنهایی به ۱۱۵ میلی لیتر افزایش داد و سطح کف را پس از ۳۰ دقیقه از ۳۵ میلی لیتر به ۸۰ میلی لیتر افزایش داد. همچنین EO2SLES- سطح کف کردن را در آب سخت بهبود بخشید و به جای ۲۰ میلی لیتر در آب با سختی ppm 500 به ۷۵ میلی لیتر رسید. CAO و CAPB پس از آن بهترین گزینه بودند. نمونه ی تجاری حاوی درصد بالایی از EO2SLES- و CAO قدرت کف کنندگی بسیار بالایی داشت.
عملکرد شستشوی فرمول مایع ظرفشویی ارائه شده و مقایسه با محصولات تجاری:
ارزیابی عملکرد شستشو به روش (۹۲/۴۰۰۹D) ASTM عمدتاً به مشاهده سطوح کف کردن بستگی دارد، جایی که عملکرد مایع ظرفشویی با ناپدید شدن کف کاهش می یابد. نتایج این بررسی نشان داد EO2SLES-، CAPB و CAO عملکرد شستشوی فرمولاسیون ها را بهبود بخشیدند در حالی که CDEA به هیچ وجه بر عملکرد شستشو تاثیری نداشته است. عملکرد شستشو و قیمت فرمول مایع ظرفشویی ارائه شده نسبت به نمونه های تجاری مناسب تر بود.
پتانسیل تحریک پوستی فرمولاسیون مایع ظرفشویی حاوی سیستم سورفکتانت مخلوط: تست تحریک نشان داده است که فرمولاسیون حاوی مقادیر بالای EO2SLES- و CAO باعث تحریک اندکی پوست شدند.
نتیجه گیری:
۱- LABSA عملکرد شستشوی فرمول مایع ظرفشویی (Hand Dishwash Liquid Formulation) را بهبود بخشید، تعداد بشقاب های لکه دار را کاهش داد و از چسبیدن مجدد کثیفی به بشقاب ها جلوگیری کرد. بنابراین LABSA یکی از مواد اصلی مورد استفاده در خط تولید مایع ظرفشویی است.
۲- CAPB و CAO به وسیله ی کلرید سدیم ویسکوزیته ی فرمول مایع ظرفشویی را تحت دارند و نیازی به افزودن عامل غلیظ کننده نیست.
۳- EO2SLES- قوی ترین سورفکتانت از نظر قدرت کف کردن بود که در برابر آب سخت نیز مقاومت بالایی داشت.
۴- استفاده از درصد بالای EO2SLES- یا CAO در فرمولاسیون مواد شوینده باعث تحریک پوست می شود.
پرسش و پاسخ