فرمولاسیون ژل لباسشویی
چکیده: در این مقاله یک فرمولاسیون ژل لباسشویی (Gel laundry formulation) شفاف حاوی سیستم سورفکتانتی متشکل از یک
سورفکتانت آنیونی، یک سورفکتانت غیر یونی و از ۱/۰ تا ۱۰% وزنی گلیکول دی آلکیل اتر به عنوان ماده ی بهبود دهنده شفافیت مورد ارزیابی و
مطالعه قرار گرفت. مشخص شد که این ترکیب ژل لباسشویی بسیار شفاف بوده به طوری که
ذرات می توانند در آن به منظور بهبود ظاهر بصری معلق شوند.
مقدمه:
یک ژل لباسشویی به ترکیبات شوینده ی ژل فاز لایه ای پایدار، شفاف، رقیق، سنگین، شامل مواد سورفکتانت آنیونی و غیر یونی و ترجیحاً
یک عامل ژل زنی اطلاق می شود. به دلایل مختلف، تعلیق ذرات در مواد شوینده مایع اغلب مطلوب است. از آنجا که اجزایی مانند
سفیدکننده ها، آنزیم ها و عطرها به راحتی در محیط سورفکتانت های مایعات شوینده تخریب می شوند، بنابراین این اجزا غالباً در پوشش کپسول
محافظت شده و این کپسول ها در مواد شوینده مایع معلق می گردند. همچنین اجزای دیگری مانند پلی وینیل پیرولیدون، آمینوسیلیکون ها،
عوامل آزادسازی خاک و عوامل ضد رسوب که در فرمول ساخت مایع لباسشویی نیز استفاده می شوند، ممکن است از این طریق
محافظت و معلق شوند. اندازه این ذرات ممکن است به طور قابل توجهی متفاوت باشد اما معمولاً بین ۳۰۰ تا ۵۰۰۰ میکرومتر است. افزون براین، ذرات تعلیقی
رنگی در ترکیبات شوینده ی مایع شفاف می تواند ظاهر بصری محصول را بهبود بخشد. ژل های شوینده معمولاً برای تعلیق پایدار ذرات، مناسب هستند زیرا
تحت برش بسیار کم، ویسکوزیته کافی دارند. اختراع شماره ۵،۸۲۰،۶۹۵ در مورد ساختار ژل های لباسشویی نشان می دهد که صابون یا اسید چرب در ترکیب
با سولفات سدیم و یک سورفکتانت نسبتاً خاص برای تشکیل ساختار ژله ای با فازهای لایه ای استفاده می شود. اختراع شماره ۶،۳۶۲،۱۵۶ یک فرمولاسیون ژل لباسشویی
حاوی صمغ پلیمری زانتان را برای تشکیل شبکه های آدامس مانند و تعلیق ذرات معرفی می کند. افزودن صمغ پلیمری برای شکل گیری ساختار ژل، چندین
مرحله ی خاص را به فرآیند تولید اضافه می کند که این مراحل نسبتاً پرهزینه بوده و و فرآیند ساخت ژل لباسشویی را بسیار وقت گیر می کند. همچنین
ذرات کپسوله به جای فاز بالک در شبکه ی پلیمری پراکنده شده و به مرور زمان از طریق شبکه منتقل می شوند که این منجر به پراکندگی نامتقارن
می گردد و برای یک ماده شوینده از نوع ژل مطلوب نیست. اختراع شماره ۱۰/۲۵۱،۷۳۸ یک فرمولاسیون ژل لباسشویی شفاف و پایدار شامل
الکل چرب به عنوان عامل ژل سازی را معرفی می کند. شیمیست ها معتقدند که این نوع عوامل ژل کننده برای ایجاد ساختارهای لایه ای با توده های موجود در فرمولاسیون
مواد شوینده برهم کنش می کنند. هدف از مطالعه حاضر معرفی و ارزیابی یک فرمولاسیون ژل لباسشویی بسیار شفاف با ظاهر بصری مطلوب و عملکرد تمیز کنندگی بسیار بالا است.
نتایج و بحث:
روش تهیه ی ژل مانند طرز ساخت مایع لباسشویی بوده، با این تفاوت که فرمول ژل بر خلاف فرمولاسیون انواع مایع لباسشویی (فرمول مشکین شوی، رنگین شوی و …)، دارای یک عامل ژل ساز است. در این کار یک فرمولاسیون ژل لباسشویی (Gel laundry formulation) شفاف متشکل از یک سورفکتانت آنیونی، یک سورفکتانت غیر یونی و از ۱/۰ تا ۱۰% وزنی گلیکول دی آلکیل اتر به عنوان ماده ی بهبود دهنده شفافیت تولید و مورد ارزیابی قرار گرفت. استفاده از گلیکول دی آلکیل اتر افزون بر شفافیت، در ایجاد ساختار لایه ای محصول نیز موثر است. فرآیند تولید ژل لباسشویی شامل: (الف) تهیه ژل لباسشویی به وسیله ی مخلوط کردن مواد تشکیل دهنده ی آن شامل یک یک سورفکتانت آنیونی، یک سورفکتانت غیر یونی و (ب) افزودن از ۱/۰ تا ۱۰٪ وزنی گلیکول دی آلکیل اتر به ترکیب مذکور بود.
توصیف فرمولاسیون ژل لباسشویی:
ریزساختار لایه ای این ژل لباسشویی در سطح مزوسکوپی (در مقابل مولکولی) بصورت مسطح یا پیوسته بود. چنین ساختاری بسیار شفاف است، به طوری که ذرات کپسوله (در صورت وجود) معلق در آن به راحتی دیده می شوند و ظاهر بصری را بهبود می بخشند. منظور از “شفاف” این است که نور به راحتی از طریق ترکیب منتقل می شود. همچنین این ترکیب ژل لباسشویی نسبتاً چسبناک بوده و دارای ویسکوزیته ی حداقل Pa.s 100 است. بنابراین این ترکیب برای تعلیق پایدار ذرات نسبتاً بزرگ با اندازه ی ۳۰۰ تا ۵۰۰۰ میکرون، بسیار مناسب است. همچنین هم افزایی منجر به مهاجرت ذرات معلق برای این محصول مشاهده نشد. از طرف دیگر رفتار نازک کننده برشی ترکیب ژل، اطمینان از ریختن راحت آن را تضمین می کند. ترکیب پایداری خوبی نشان داد، بطوری که بعد از دو هفته نگهداری در دمای اتاق هیچ جدا شدن فازی اتفاق نیافتاد.
عامل بهبود دهنده ی شفافیت:
نتایج نشان داد که استفاده از ۱۰-۱/۰% و ترجیحاً ۵-۵/۰% گلیکول دی آلکیل اتر، تاثیر چشمگیری روی شفافیت فرمول ژل لباسشویی دارد و عملکرد تمییزکنندگی را نیز بطور مطلوبی افزایش می دهد. نکته بسیار مهم در انتخاب گلیکول دی آلکیل اتر به عنوان عامل بهبود دهنده ی شفافیت، ساختار گروه های آلکیل و ماهیت آمفی فیلیک این ترکیبات است. انتخاب یک ترکیب مناسب منجر به ایجاد یک ساختار لایه ای انعطاف پذیر و شفاف در محصول می گردد.
عامل ژل ساز در فرمولاسیون ژل لباسشویی:
حدود ۳ تا ۶٪ وزن یک فرمول ژل لباسشویی را عامل ژل ساز تشکیل می دهد. بطور معمول عامل ژل ساز یک الکل چرب با فرمول R1-(CHOH)-R2 است که در آن R1 و R2، گروه های آلکیل هیدروژن اشباع یا غیر اشباع با ساختار خطی یا شاخه دار و تعداد کربن C1-C16 هستند. یک عامل ژل ساز مناسب دیگر اسیدهای چرب غیر خنثی با فرمول R3-(COOH)-R4 هستند، جایی که R3 و R4 از گروه های آلکیل هیدروژن اشباع یا غیر اشباع، خطی یا منشعب C1-C22 انتخاب می شوند. تعداد کل اتم های کربن موجود در اسید چرب بین ۱۰ تا ۲۳ است.
سورفکتانت آنیونی مورد استفاده در فرمولاسیون ژل لباسشویی:
سورفکتانت آنیونی بکار رفته در فرمول ژل لباسشویی (مانند فرمول مایع لباسشویی) از گروه آلکیل بنزن سولفونات های خطی، آلکیل سولفونات ها، آلکیل پلی اتر سولفات ها،
آلکیل سولفات ها و مخلوط آنها انتخاب می شود. در مورد آلکیل بنزن سولفونات های خطی (LAS) بیشتر از نمک های سدیم، پتاسیم و مونو، دی- یا تری اتانول آمونیوم آن
استفاده می گردد که در آنها تعداد متوسط اتم های کربن در گروه آلکیل بین ۱۱ تا ۱۴ است. آلکیل سولفات ها بصورت نمک های محلول در آب با فرمول ROSO3M استفاده می شوند.
R می تواند یک گروه هیدروکربیل با زنجیره ی C10-C24 و یا یک گروه آلکیل و هیدروکسی آلکیل با زنجیره ی C10-C18 باشد. M نیز می تواند هیدروژن، یک فلز قلیایی مانند سدیم، پتاسیم،
لیتیوم یا آمونیوم باشد. در آلکیل پلی اتر سولفات ها با فرمول عمومی R1-O (CH2CH2O)p-SO3M ممکن است آلکیل زنجیره ای نرمال یا شاخه ای باشد و گروه های آلکوکسی
حاوی دو یا سه اتم کربن باشند. افزون بر این سورفکتانت ها، از اسیدهای چرب نیز در فرمولاسیون ژل لباسشویی استفاده می شود. غلظت سورفکتانت آنیونی در ترکیب ژل لباسشویی بین ۲۵-۵% وزنی است.
سورفکتانت نانیونیک در فرمولاسیون ژل لباسشویی:
سورفکتانت غیر یونی مورد استفاده در ترکیب ژل عبارتند از یک پلی آلکوکسیلن محلول در آب یا یک گروه مونو/دی آلکانول آمید در ترکیب شیمیایی با یک گروه آبگریز آلی مانند آلکیل فنول ها، الکل های آلیفاتیک نوع اول، نوع دوم یا سوم، اسیدهای مونوکربوکسیلیک و پلی اکسی پروپیلن. همچنین مونو اسیدهای چرب و دی آلكانول آمیدها نیز رایج هستند.
سازنده ها:
سازندهای معدنی مانند سدیم و پتاسیم تری فسفاتها، پیرو فسفاتها، ارتو فسفات ها، هگزامتافسفات ها، تترابورات ها، سیلیکات ها و کربنات ها و سازندهای آلی مانند آمینو پلی کربوکسیلات های محلول در آب(سدیم و پتاسیم اتیلن دی آمین تترا استات، نیتریل تری استات)، نمک های سدیم و پتاسیم از اسید اتان-۱-هیدروکسی-۱،۱-دی فسفونیک و نمکهای سدیم و پتاسیم متیلن دی فسفونیک اسید، ۱ تا ۳۵٪ وزن فرمول ژل لباسشویی را تشکیل می دهند. همچنین می توان از زئولیت های آمورف و بلورین یا آلومینوسیلیکات به عنوان سازنده در ترکیب ژل و فرمول شیمیایی مایع لباسشویی استفاده کرد.
آنزیم ها در فرمولاسیون ژل لباسشویی:
آنزیم های مناسب برای استفاده در فرمول ژل لباسشویی شامل پروتئازها، آمیلازها، لیپازها، سلولازها، پراكسیدازها و مخلوط آنها از هر منشا مناسب گیاهی، باكتریایی،
قارچی و مخمری هستند. انتخاب های ترجیحی تحت تأثیر عواملی مانند pH، پایداری حرارتی و پایداری اجزاء مواد شوینده مانند سفید کننده ها، سازنده ها و غیره قرار دارند.
از این نظر پروتئازهای باکتریایی و سلولازهای قارچی ترجیح داده می شوند. آنزیم ها در سطوح کافی برای تأمین “مقدار موثر تمیز کردن” در فرمولاسیون مواد شوینده،
گنجانیده می شوند. اصطلاح “مقدار موثر تمیز کردن” به هر مقداری گفته می شود که قادر به ایجاد اثر تمیز کردن، از بین بردن لکه ها، از بین بردن چربی و سفید شدن بستر
تصفیه شود. از نظر عملی مقادیر معمول آنزیم در فرمولاسیون مواد شوینده ۳-۰۱/۰ میلی گرم در هر گرم ترکیب شوینده است.
سایر اجزاء تشکیل دهنده فرمولاسیون ژل لباسشویی:
برخی فرمولاسیون های ژل لباسشویی، افزون بر سورفکتانت های آنیونی و غیر یونی ممکن است حاوی سورفکتانت کاتیونی نیز باشند. سایر اجزاء
که می توانند بصورت اختیاری به فرمول اضافه شوند عبارتند از: بافرهاي قليايي، حلال آلی با غلظت حداکثر ۱۰٪ وزنی، عوامل تعلیق کننده، مواد براق کننده
برای پارچه های پنبه ای، پلی آمید و پلی استر، عوامل ضد کف مانند روغن های سیلیکون و امولسیون های روغن سیلیکون، بازدارنده های