بهینه سازی فرمول مایع لباسشویی
در حالی که فرمولاسیون مواد شوینده و پاک کننده های پودری حاوی
مواد سفید کننده امروزه هیچ مشکلی ندارند، فرمولاسیون مایعات شوینده
حاوی مواد سفید کننده همچنان مشکل زا می باشند. همچنین به
منظور حفاظت از رنگ های موجود در منسوجات و جلوگیری از رنگبری
آنها، مشکلاتی از مواد سفید کننده در مایعات شوینده وجود دارد و در
صورت عدم وجود ماده سفید کننده، لکه های قابل شستشو که معمولا
حداقل با مواد سفید کننده حاوی پر اکسیژن برداشته می شوند، در
طی فرایند شستشو اغلب بر روی پارچه و لباس باقی می مانند.
مشکلاتی از این نوع به ویژه در لکه هایی حاوی مواد شیمیایی بروز می کند .
مواد شیمیایی در درجه اول رنگ های پُلی فِنولیک و ترجیحاً از فِلانوئید ها
مانند: آنتوسیانین ها و آنتوسیانید ها هستند. لکه ها ممکن است
توسط مواد غذایی و یا نوشیدنی هایی حاوی رنگ ایجاد شده باشند.
امروزه استفاده از آمید های دی هیدروکسی تِرفتالیک اسید، عملکرد
شستشو را در مواد شوینده برای حذف لکه های مواد غذایی بهبود
یافته است. این لکه ها با استفاده از عوامل سفید کننده حاوی پِر اکسیژن
مانند: پِرکربنات سدیم، به طور جزئی حذف می شوند. به عنوان مثال
می توان به پِرکربنات سدیم در ترکیب با تِترا استیل اتیلن دی آمین اشاره
کرد. لکه های ایجاد شده بر روی پارچه و لباس معمولا حاوی موادی
با قابلیت پلیمریزه شدن هستند، مانند رنگ موجود در لکه های
به جا مانده بر روی لباس ها. رنگ های پلیمریزاسیون ترجیحاً
رنگ های پلی فِنولیک مانند: فلانوئید ها، آنتوسیانیدین، آنتو سیانین ها
و اُلیگومر های ترکیبات گفته شده هستندکه توانایی حذف لکه هایی
با رنگ های سبز، زرد، آبی، قرمز و همین طور لکه هایی با رنگ های بنفش، قهوه ای را دارند.
مواد شوینده می تواند حاوی سایر اجزاء به ویژه مواد اولیه، سورفکتانت ها،
پلیمرها، آنزیم ها و اسانس ها باشد. مواد اولیه می توانند شامل زئولیت،
سیلیکات، کربنات، ترکیبات آلی و فسفات ها باشند. زئولیت از نظر تجاری
در دسترس است و می تواند در زمینه مواد شوینده مورد استفاده قرار گیرد.
همچنین می تواند به عنوان یک ماده اولیه در ترکیبات پودری نیز مورد استفاده
قرار گیرد. اندازه متوسط زئولیت ها کمتر از ۱۰ میکرو متر می باشد. همچنین
از میان سیلیکات ها می توان ترجیحاً از سیلیکات های قلیایی به ویژه
سیلیکات کریستالی یا سیلیکات سدیم آمورف ( بی شکل) در
مواد شوینده اشاره کرد. در ترکیب سیلیکاتهای سدیم آمورف فوق الذکر
می توان ازسیلیکات های آمورف اشعه ایکس استفاده کرد که
ذرات سیلیکات آنها حداکثر پِراش شستشو را در آزمایش های پِراش الکترونی دارند.
در میان تعداد زیادی از فسفات های تجاری موجود، فلزات قلیایی به ویژه
سدیم تری فسفات و پنتا تری فسفات از مهمترین آنها در صنعت مواد شوینده
به حساب می آیند. فسفات فلزات قلیایی اصطلاحی جهانی برای
نمک های فلزات قلیایی، به خصوص نمک سدیم و پتاسیم( Na+,K+ )
اسید های فسفریک مختلف است که اسید های فسفریک در موقعیت مِتا
و اسید های فسفریک در موقعیت اُرتو می باشند. فسفات های
موجود در این مورد چندین مزیت را با هم شامل می شوند:
_ آنها به عنوان حاملان قلیایی عمل می کنند.
_ از رسوب آهک بر روی قطعات ماشین لباس شویی و یا رسوب بر
روی پارچه ولباس جلوگیری می کنند و از این طریق عملکرد تمیزکردن را بهبود می بخشند.
فسفات های صنعتی به ویژه از نظر صنعتی پنتا سدیم تری فسفات Na5 P3O10
و نمک پتاسیم متناظر، پنتا پتاسیم فسفات K5P3O10 می باشد.
بنابراین بهترین مواد حاوی فسفات ها، فسفات های قلیایی به ویژه
پنتا سدیم تری فسفات و پنتا پتاسیم تری فسفات در مقادیر وزنی معینی
هستند که می توانند در فرمول مواد شوینده استفاده گردند. همچنین از
حامل های قلیایی نیز مانند: هیدروکسید های فلز قلیایی، کربنات های فلز قلیایی،
کربنات های هیدروژن فلز قلیایی، سیلیکات های قلیایی، سیلیکات های
فلزی قلیایی و مخلوطی از مواد نام برده، نیز استفاده می گردد. از جمله
کربنات های قلیایی پرکاربرد می توان به سدیم کربنات و هیدروژن سدیم کربنات
اشاره کرد.در فرمول مواد شوینده استفاده از مخلوط تری پُلی فسفات
و کربنات سدیم ارجحیت دارند. از هیدروکسید های فلزقلیایی به
دلیل سازگاری شیمیایی نسبتاً کم آن با سایر اجزای مواد شوینده
در مقادیر کمی استفاده می گردد.
پُلی کربوکسیلات ها، پُلی کربوکسیلیک اسید ها، پُلی کربوکسیلات های پلیمری،
اسید های آسپارتیک، پُلی استال ها و فسفونات ها به عنوان مواد اولیه آلی
در مواد شوینده از اهمیت ویژه ای برخوردار هستند. اسید های پلی کربوکسیلیک
به شکل اسید های آزاد و نمک های سدیم آنها استفاده می گردد.
اسید های پلی کربوکسیلیک همان اسیدکربوکسیلیک با بیش از یک عملکرد
اسیدی معرفی می شوند. به عنوان مثال اسید سیتریک، اسید های چرب،
اسید سوکسینیک، اسید گلوتاریک، اسید مالئیک، اسید تارتاریک،
اسید فوماریک، اسید آمینو کربوکسیلیک و نیتریلو تری استیک اسید ( NTA )
می توانند با درصد وزنی معینی استفاده گردند.
برای بهبود حلالیت در آب، پلیمر ها همچنین می توانند حاوی
اسید های آلی سولفونیک مانند: آلیل اُکسی بنزن سولفونیک اسید
و متیل اسید سولفونیک به عنوان منومر باشند. پلی کربوکسیلات های پلیمری
می تواند به عنوان یک محلول جامد و یا در آب مورد استفاده قرار گیرد.
طیقه دیگری از مواد دارای خصوصیات مواد اولیه، فسفونات ها هستند.
این نمک به ویژه هیدروکسی آلکان فسفونیک اسید یا اسید های آمینه آلکان فسفونیک
هستند. از بین اسید های فسفریک هیدروکسی آلکان : ۱_ هیدروکسی اتان ،
۱,۱_ دی فسفونیک اسید
( HEDP ) از اهمیت ویژه ای برخوردار هستند.
از جمله مواد اولیه مناسب دیگر پلی استال ها هستند که در اثر واکنش
آلدئید ها با اسید های کربوکسیلیک که دارای ۵ تا ۷ اتم کربن و حداقل
۳ گروه هیدروکسیل هستند به دست می آیند. پلی استال ها ترجیحاً
از دی آلدئید ها مانند: گلی اُکسال، گلوتارآلدئید، ترفتالدئید ها و مخلوط های
آنها و از اسید های کربوکسیلیک پلی اُل مانند: اسید گلوکونیک و
یا گلوکوهِپتونیک به دست می آیند.
مواد شوینده شامل سورفکتانت های غیر یونی ، آنیونی ، کاتیونی و آمفوتریک
می باشند، ترجیحاً سورفکتانت های غیر یونی از گروه الکل های آلکوکسیله شده
و دارای مزیت اتوکسیله شده می باشند. علاوه بر این الکل های
چرب و پلی گلوکوزید های آلکیل نیز می توانند به عنوان سورفکتانت های
غیر یونی مورد استفاده قرار گیرند که در آن R، یک گروه آلیفاتیک
مستقیم زنجیره ای یا گروه متیل با شاخه های جانبی است.
سورفاکتانت های آنیونی مورد استفاده در مواد شوینده اغلب انواع
سولفونات ها و سولفات ها می باشند. سولفونات قابل استفاده ترجیحا ً
ازآلکیل بنزن سولفونات ها ، اُولفین سولفونات ها ، مخلوطهای آلکن ،
هیدروکسی آلکان سولفونات ها و دی سولفونات ها به دست می آیند.
استرهای گلیسرول اسید چرب سولفاته از دیگر سورفکتانت های آنیونی
مناسب هستند. از جمله استر های گلیسرول اسید چرب می توان به
مونواسترها ، دی استرها و تری استرها و مخلوط های آن اشاره کرد.
اغلب از صابون ها به عنوان سورفکتانت های آنیونی یاد می شود. صابون ها
از اسیدهای چرب اشباع شده مانند: نمک های اسید لوریک، اسید پالمیتیک ،
اسید استئاریک و به ویژه مخلوط های حاصل از اسیدهای چرب طبیعی
مانند: اسیدهای چرب نارگیل ، هسته خرما، اسیدهای چرب با زنجیره ی
بلند تشکیل شده اند. سورفکتانت های آنیونی از جمله صابون ها ترجیحاً
به شکل نمک های سدیم ، پتاسیم یا آمونیوم و به عنوان نمک محلول پایه
اُرگانیک مانند: مونو اتانول آمین ، دی اتانول آمین یا تری اتانول آمین
وجود دارند. به جای سورفاکتانت های ذکر شده، می توان از
سورفاکتانت های کاتیونی ویا آمفوتری نیز استفاده کرد. ترکیبات کاتیونی فرمولهای
زیر می توانند بعنوان ماده فعال کاتیونی استفاده شوند.
از ترکیبات نرم کننده به منظور مراقبت از منسوجات و بهبود
خواص پارچه مانند (نرم شدن) و شارژ الکترواستاتیک پایین
(افزایش راحتی پوشیدن) می توان استفاده کرد. ترکیبات فعال
این فرمولاسیون ها ترکیبات آمونیوم کواتِرنر است و دارای دو
گروه عملکردی آبگریز مانند: دیستریل دی متیل آمونیوم کلرید
می باشد که البته به دلیل عدم تجزیه پذیری کافی در آن، به طور
افزاینده ای با ترکیبات آمونیوم کواترنر که حاوی گروه های استر
آبگریز هستند جایگزین می شود.
از آنزیم ها می توان برای افزایش عملکرد مواد شستشو در
فرمولاسیون مایعات شوینده استفاده کرد. این آنزیم ها منشاء طبیعی
دارند و شامل: پروتئازها ، آمیلازها ، لیپازها ، سلولزها و ترجیحا مخلوطهای آن ها می باشند.
در هنگام انتخاب رنگ ، باید توجه داشت که رنگ می تواند از مقاومت
و حساسیت بالایی در برابر نور برخوردار باشد ولی در مقایسه با الیاف
مصنوعی حساسیت بیشتری نداشته باشد. همچنین لازم به ذکر است که
رنگها از نظر اکسیداسیون می توانند دارای ثبات متفاوتی باشند. رنگهای
محلول در آب به طور کلی در برابر اکسیداسیون پایدار هستند. غلظت رنگ
در مواد شوینده بسته به حلالیت و در نتیجه حساسیت به اکسیداسیون نیز متفاوت است.
علاوه بر اجزای قبلی که گفته شد ، مواد شوینده می توانند حاوی ترکیبات
دیگری نیز باشند که باعث بهبود بیشتر خصوصیات عملی در مواد شوینده
می گردد. این مواد شامل یک یا چند ماده از گروه الکترولیتها ، مواد تنظیم کننده،
مواد فلورسنت ، هیدروتروپ ها ، مهارکننده های فوم ، روغنهای سیلیکونی،
ضد عفونی کننده ها، براق کننده های نوری، مهار کننده ها، مواد ضد حساسیت های پوستی،
مهارکننده های انتقال رنگ، ترکیبات فعال ضد میکروبی ، میکروب کشها ،
قارچ کش ها ، آنتی اکسیدان ها ،جذب کننده اشعه ماوراء بنفش هستند.
تعداد زیادی از نمک ها می توانند به عنوان الکترولیت از نمک های معدنی
استفاده شوند. کاتیونهای مورد نظر فلزات قلیایی و قلیایی خاکی هستند. آنیونهای
مورد نظر هالیدها و سولفاتها هستند. استفاده از MgCl2 , NaCl در مواد شوینده ارجحیت دارند.