مایع ظرفشویی دستی، مقایسه ترکیبات دو محصول

زمان مطالعه: 10 دقیقه

مایع ظرفشویی دستی را در این مقاله مورد بررسی قرار داده ایم پس با سیکاکم تا انتهای این مقاله همراه باشید.

در این مطالعه، فرمول شوینده مایع ظرفشویی دستی با ترکیبات سورفکتانت های یونی، غیر یونی و زوئیتریونی ( یون دو قطبی ) از نظر ویسکوزیته، دمای ابری شدن، قدرت کف کنندگی، ویژگی های کف، عملکرد شستشو، تست تحریک پوست و هزینه تمام شده محصولات تولید شده در شرکت های چندگانه مورد مقایسه و بررسی قرار گرفته است.

در این مطالعه مشخص شده است که فرمول های مایع ظرفشویی حاوی آلکیل بنزن سولفونیک اسید خطی (اسید سولفونیک) با عملکرد بالاتری در از بین بردن لکه، بدون به جا گذاشتن اثر لکه بر روی ظروف، بعلاوه قدرت کف کنندگی متوسطی که با آب سخت دارد.

فرمولاسیون پیشنهادی ما 10% سدیم آلکیل بنزن سولفونات با 2% سدیم لوریل اتر سولفات (تگزاپن) و 2% دی اتانول آمید نارگیل (لورامید) یا 2% بتائین منجر به عملکرد شستشوی بهتر، تحریکات پوستی کمتر، ویسکوزیته بالاتر، دمای ابری قیاس پذیر و قیمت پائین تر در مقایسه با دو محصول از شرکت های الف و ب بازار که به ترتیب حاوی 12 درصد آلکیل بنزن سولفونات خطی سدیم و 9 درصد لوریل اتر سولفات سدیم (تگزاپن) و 6 درصد بتائین می باشد.

مواد شوینده مایع ظرفشویی دستی هنوز در بازار از اهمیت قابل توجهی برخوردار بوده و تقریباً درهر خانه ای حتی به موازات ماشین ظرفشویی های اتوماتیک استفاده می شود.

تعریف مدرن مواد شوینده مایع ظرفشویی دستی

محلول آبی که ترکیبی از سورفکتانت های مختلف، ترکیب شده با مواد خاص دیگر است که عملکرد آن افزایش کف، تثبیت و همگن سازی فرمولاسیون و ایجاد ویسکوزیته مناسب است.

امروزه شوینده‌های مایع ظرفشویی اغلب حاوی ترکیبات خاصی از انواع مختلف سورفکتانت‌ها هستند تا عملکرد تمیز کنندگی آن‌ها را تقویت ‌کنند و همچنین قادر هستند تا پوست دست را ملایم نگهدارند.. نوع و سطح سورفکتانت ها پارامترهای اصلی مواد شوینده مایع ظرفشویی همچون قدرت کف کنندگی، تمیز کنندگی، عملکرد شستشو و ویسکوزیته را کنترل می کنند. ترکیب سورفکتانت‌های مختلف کاربردهای صنعتی زیادی دارند زیرا ویژگی‌های بهتری نسبت به واحدهای سازنده خود نشان می‌دهند، این ویژگی‌ها را می‌توان با برهمکنش‌های هم افزایی بین واحدهای سازنده در میسل‌های ترکیبی (ذره‌های کلوئیدی باردار آلی) توضیح داد.

میزان مصرف مایع ظرفشویی دستی در خاورمیانه

مواد شوینده مایع ظرفشویی دستی با مصرف کل حدود 700000 تن در سال، دومین دسته بزرگ محصولات شوینده در خاورمیانه است. مصرف سرانه از 1 کیلوگرم در مصر تا 3 کیلوگرم در ایران و عربستان سعودی متغیر است.

مواد مورد نیاز جهت انجام تست مایع ظرفشویی دستی

سورفکتانت های مورد استفاده در این مطالعه در زیر نشان داده شده است، این مواد نمونه های تجاری بودند که به طور خاص خالص نشده اند.

آلکیل بنزن سولفونیک اسید C11-C13 خطی (LABSA) با خلوص 96 – 97.5٪
سدیم لوریل اتر سولفات C12-C14 2EO (SLES-2EO) با خلوص 69 درصد
کوکامیدوپروپیلامین اکسید (CAO) با خلوص 29%
دی اتانول آمید نارگیل (CDEA) با خلوص 90 درصد
کوکامیدوپروپیل بتائین (CAPB) با خلوص 28-32 درصد
برای تنظیم pH از محلول اسید سیتریک 10 درصد وزنی و محلول هیدروکسید سدیم 10 درصد وزنی استفاده شد.
دو ماده شوینده مایع ظرفشویی دستی تولید شده توسط دو شرکت چندگانه در بازار تولیده شده اند که اولی یعنی محصول (الف) حدود 23 درصد از سهم بازار و دومی یعنی محصول (ب) حدود 12 درصد از سهم بازار را به خود اختصاص داده اند.

آماده سازی فرمولاسیون مایع ظرفشویی دستی

فرمولاسیون برای مقدار 500 گرم تهیه شده است، که مواد به ترتیب زیر در این فرمولاسیون ترکیب شده اند:

آب، هیدروکسید سدیم، آلکیل بنزن سولفونیک اسید خطی C11-C13، سپس pH توسط محلول اسید سیتریک 10٪ و/یا سدیم به 9-10 تنظیم شد.

محلول هیدروکسید 10 درصد، سپس سدیم لوریل اتر سولفات C12-C14 2EO و/یا اکسید کوکامیدوپروپیلامین و/یا دی اتانول آمید نارگیل و/یا کوکامیدوپروپیل بتائین اضافه شد.

اندازه گیری pH

در نهایت، pH با افزودن محلول اسید سیتریک 10% و/یا محلول هیدروکسید سدیم 10% در صورت نیاز به 7-8 تنظیم شد. اندازه گیری مقادیر pH فرمولاسیون برای محلول 0.1٪ در دمای 2.0 ± 25 درجه سانتیگراد با استفاده از Jenway مدل 3510 اندازه گیری شد.

اندازه گیری ویسکوزیته

ویسکوزیته ظاهری فرمول ها با استفاده از ویسکومتر Brookfield DV-E LVDV-E با اسپیندل شماره 6 در ظرف 250 میلی لیتری در دمای 1.0±20 درجه سانتی گراد اندازه گیری شد.

اندازه گیری دمای ابری (نقطه ابری)

برای اندازه گیری دمای ابری، پنجاه میلی لیتر از فرمول ها در لوله های آزمایش ریخته شد و یک دماسنج در لوله هر فرمول قرا گرفت و سپس لوله های آزمایش در چیلرهای منفی 3 درجه سانتی گراد غوطه ور شدند. زمانی که محلول در لوله آزمایش شروع به کدر شدن کرد، دمای خوانده شده ثبت شد.

اندازه گیری محتوای سورفکتانت ها

مواد فعال آنیونی قابل هیدرولیز و غیر قابل هیدرولیز در شرایط اسیدی تعیین شدند. تیتراسیون مقدار کمی از محلول نمونه با محلول کلرید بنزتونیم طبق روش تیتراسیون مستقیم دو فازی مشخص شده در ISO 2271:1989 انجام شد. هیدرولیز، با ریفلاکس(تقطیر) در شرایط اسیدی، مقدار دوم از محلول نمونه انجام شد. محاسبه محتویات آنیونی فعال قابل هیدرولیز و غیر قابل هیدرولیز موارد مطابق استاندارد ISO 2870:2009 ثبت شد. سورفکتانت های غیریونی پس از ترکیب مقدار کمی استخراج الکلی از محلول نمونه با رزین آنیونی و کاتیونی اندازه گیری شدند و سپس خشک و وزن شدند. نتایج به‌دست‌آمده از آنالیز به‌صورت دسته‌ای تهیه شد، سپس قدرت شکل‌دهی و عملکرد شستشوی آن در مقایسه با نمونه‌های بازار برای تأیید ترکیبات آن‌ها ثبت شد.

اندازه گیری قدرت کف

دویست میلی لیتر از محلول فرمولاسیون 1 درصد در دمای 30 درجه سانتی گراد آزادانه 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 30 دقیقه مجدداً حجم فوم ثبت شد.

اندازه گیری عملکرد شستشو

بشقاب های شام کثیف با حرکت چرخشی مکانیکی در محلول 1/0 درصد از فرمولاسیون های آماده شده در شرایط استاندارد تا آخرین نقطه، یعنی زمانی که کف ناپدید شد، شسته شد. تعداد بشقاب های شسته شده و همچنین تعداد بشقاب های کثیف در صورت وجود ثبت شد.

تست تحریک پوست

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 70% تمیز شد، لازم است بلستر در ناحیه پاراورتبرال، در سطح کتف و یا روی ساعد به مدت 24 ساعت قرار داده شود. به داوطلب تذکر داده شد که در تمام مدت آزمایش محل را شستشو ندهد. پس از این فاصله زمانی، بلسترها توسط متخصص پوست خارج می‌شوند و نواحی خاص را از تمام باقیمانده های محصول پس از 15 دقیقه تمیز می‌کند. این مدت زمان برای فرونشاندن تحریک بلستر ضروری است. متخصص پوست اولین ارزیابی را از تحریک نهایی انجام می دهد و 24 ساعت پس از برداشتن بلاستر، متخصص پوست ارزیابی دوم را انجام می دهد.

نتیجه و بحث

تأثیر کلرید سدیم بر ویسکوزیته و نقاط ابری فرمولاسیون های شوینده مایع ظرفشویی دستی. جدول 1 نشان می دهد که ویسکوزیته و نقطه ابری فرمولاسیون 10% LABSA با افزودن کلرید سدیم افزایش یافته است. ویسکوزیته به 1150 میلی پاسکال ثانیه (mPa.s) رسید و نقطه ابری در 15 درجه سانتی گراد با 0.6 درصد کلرید سدیم ثبت شد، هر گونه افزودن بیشتر کلرید سدیم منجر به کاهش ویسکوزیته و افزایش نقطه ابری می شود.

جدول شماره 1: تأثیر کلرید سدیم بر ویسکوزیته و نقاط ابری مایع ظرفشویی دستی مختلف مواد شوینده.

جدول شماره 2: نتایج تجزیه و تحلیل محصولات محلی دو شرکت چند ملیتی از مواد شوینده مایع ظرفشویی دستی محصول الف و ب

در فرمولاسیون 2% SLES-2EO و 10% LABSA. توانایی فرمول برای جذب بیشتر کلرید سدیم بهبود یافته بود اما ویسکوزیته کمتر از فرمول 10% LABSA بود و نقطه ابری بالاتر بود.
افزودن 2% CAPB به 10% فرمول LABSA بهترین گزینه برای دستیابی به ویسکوزیته بالا با نقطه ابری صفر بود.
افزودن 0.15 درصد کلرید سدیم باعث افزایش ویسکوزیته به mPa.s 5800 و نقطه ابری صفر شد. فرمول 2% CAO با 10% LABSA ویسکوزیته کمتری نسبت به تشکیل 2% CAPB با 10% LABSA و نقاط ابری بالاتر داده شد. فرمول CDEA (2٪) و 10٪ LABSA با کلرید سدیم سازگار نبود، در حالی که نقاط ابری با ویسکوزیته کم با افزودن افزایش یافتند.
از کلرید سدیم LABSA/SLES-2EO و LABSA/CDEA فرمولاسیون هایی که به کلرید سدیم بسیار حساس بوده و باعث کدر شدن و ویسکوزیته پایین می شوند. LABSA/CAPB و LABSA/CAO با کلرید سدیم سازگارتر بودند که منجر به دستیابی به ویسکوزیته مطلوب برای مصرف کننده حتی در صورت داشتن درصد پایین. نقاط اوج که در آن ویسکوزیته شروع به کاهش کرد با تمام فرمولاسیون با افزایش ثبت شد.

محتوای کلرید سدیم به جز 10٪ LABSA٪ به علاوه 2٪ فرمولاسیون SLES-2EO.

طبق گزارش کاتارزینا و همکاران اثرات منفی کلرید سدیم در دو نکته ذکر می گردد:

اول اینکه غلظت میسل بحرانی (CMC) با افزایش قدرت یونی افزایش می‌یابد.
دوم اینکه با افزایش غلظت نمک، ارتفاع کف کاهش می‌یابد. تأثیر ترکیب سورفکتانت‌ها و غلظت آن بر ویسکوزیته و دمای ابری شوینده مایع ظرفشویی دستی و مقایسه با محصولات داخلی شرکت‌های چندگانه در این مطالعه، ما برخی از فرمول‌های شوینده مایع ظرفشویی دستی (MDWL) را انتخاب کردیم که ویسکوزیته را در حد نمونه‌های چندگانه بدون نیاز به استفاده از هیچ نوع ماده غلیظ کننده به ما می‌دهد.

ما در نظر می گیریم عامل غلظت دهنده یک هزینه اضافی بدون هیچ گونه تأثیر مثبت بر عملکرد محصول است. اندازه گیری های ما از ویسکوزیته، دمای ابری، ترکیب سورفکتانت ها و pH محصولات بازارهای محلی محصول (الف) و (ب) در جدول 2 نشان داده شده است.

نتایج نشان می دهد که ویسکوزیته در محدوده 3650 – 4100 mPa.s و دمای ابری همیشه زیر 3 درجه سانتیگراد است. این جداول در طول مطالعه ما به عنوان معیار برای محدوده ویسکوزیته ترجیح داده شده توسط مشتری استفاده شد.

الف:

همانطور که در جدول 3 نشان داده شده است، افزایش غلظت LABSA در فرمولاسیون حاوی نوع دیگری از سورفکتانت ناشی از آن نبود.
افزایش اندک در ویسکوزیته و افزایش قابل توجه دمای ابری فرمولاسیون (جدول 3).

در فرمولاسیون 12% LABSA نقطه ابری به 3 درجه سانتیگراد با ویسکوزیته بسیار کم 190 mPa.s و در 20٪ LABSA ویسکوزیته با نقطه ابری 21 درجه سانتی گراد به mPa.s 2100 افزایش یافت.

این فرمول ویسکوزیته کمتر از محدوده دلخواه مشتری و دمای ابری بالاتر از آنچه برای محصول پایدار لازم است می‌دهد. متوجه می شویم که؛ ویسکوزیته 10% LABSA خیلی کم (80 mPa.s) و نقطه ابری صفر است، بنابراین ما آن را به عنوان یک فرمول پایه برای ایجاد بهترین مخلوط سورفاکتانت انتخاب کردیم تا با ویسکوزیته و نقطه ابری ترجیحی برای مصرف کننده با هزینه کم برسیم.

جدول شماره 3: رابطه بین درصد آلکیل بنزن سولفونیک اسید خطی C11-C13 (LABSA) با ویسکوزیته و نقاط ابری آن.

ب:

همانطور که در جدول 4 نشان داده شده است، افزودن SLES-2EO با غلظت های مختلف تا 10% تا 10% فرمول LABAS تاثیر زیادی بر ویسکوزیته نداشت که به mPa.s 320 افزایش یافت و نقطه ابری صفر باقی ماند. افزایش مداوم SLES-2EO باعث افزایش قابل توجه ویسکوزیته با نقطه ابری صفر شد. ویسکوزیته و نقطه ابری 18% LABSA بالاتر از فرمول 10% LABSA و 8% SLES-2EO بود.

ج:

افزودن CAPB با غلظت های مختلف تا 1.8٪ تا 10٪ فرمول LABSA تأثیر کمی بر ویسکوزیته داشت که هنوز کمتر از ارزش ترجیحی مصرف کننده است. افزایش مداوم CAPB باعث افزایش زیادی در ویسکوزیته شد. متاسفانه دمای ابری نیز افزایش یافت. فقط 0.1% CAPB ویسکوزیته فرمولاسیون و نقطه ابری را به طور چشمگیری تغییر داد. 2.2 درصد از CAPB ویسکوزیته بسیار کم (880 mPa.s) و کم را نشان داد. نقطه ابری نیز (0 درجه سانتیگراد) اما 2.3٪ از CAPB ویسکوزیته بالا حتی بالاتر از سطح ترجیحی مصرف کننده (8700 mPa.s) داد اما نقطه ابری همچنین بالا (10 درجه سانتیگراد) بود. بنابراین افزودن CAPB باید با دقت دنبال شود تا ویسکوزیته مورد نظر با فرمول LABSA به دست آید.
ویسکوزیته 3.3% CAPB با 10% فرمول LABSA مجدداً در نتیجه پدیده نمک زدایی کاهش یافت.

د:

CAO همان رفتار CAPB را داشت اما با دوز بالاتر. به عنوان مثال CAO (4.2٪) نتایج قابل مقایسه را با 2.3٪ از CAPB با نقطه ابری بالاتر ارائه می دهد. ویسکوزیته CAO با 10% فرمول LABSA مجدداً در 8% CAPB به mPa.s 10700 و نقطه ابری 18 C کاهش یافت.

SLES و CDEA بهترین افزودنی‌ها برای فرمولاسیون 10% LABSA برای افزایش ویسکوزیته آن بدون افزایش نقطه ابری بودند.
20% SLES-2EO یا 6.5% CDEA برای دستیابی به سطح ویسکوزیته مورد نظر 4300 mPa.s با نقطه ابری صفر مورد نیاز بود، اما فرمولاسیون آنها هزینه بسیار بالایی داشت. فرمول اقتصادی 10% فرمول LABSA با % CAPB بین 2.2 تا 2.3 یا CAO % 3 تا 3.2 به دست آمد.

جدول شماره 4: ویسکوزیته و نقاط ابری 10 درصد فرمولاسیون خطی آلکیل بنزن سولفونیک اسید و سدیم لوری اتر سولفات (SLES-2EO) یا کوکامیدوپروپیل بتائین (CAO) یا کوکامیدوپروپیل آمین اکسید (CAPB) یا دی اتانول آمید نارگیل (CDEA) با درصدهای مختلف.

قدرت کف‌کنندگی مواد شوینده مایع ظرفشویی دستی فرمول‌های پیشنهادی و محصولات محلی شرکت‌های چندگانه تحت انواع مختلف سختی آب:

ما توانایی فرمول پیشنهادی برای ایجاد کف و پایداری کف با زمان را مطالعه کردیم.
زیرا تولید فوم معیار بسیار مهمی برای مشتری در ارزیابی مایع ظرفشویی دستی است.
SLES-2EO تغییر بسیار موثری در قدرت کف 10% LABSA دارد زیرا سطح کف اولیه را از 85 میلی لیتر در مورد 10% LABSA به تنهایی به 115 میلی لیتر افزایش داد و سطح کف را افزایش داد.
پس از 30 دقیقه از 35 میلی لیتر به 80 میلی لیتر می رسد (جدول 5).
SLES-2EO همچنین سطح کف را در آب سخت بهبود بخشید و به جای 20 میلی لیتر، با 500 پی پی ام آب به 75 میلی لیتر رسید.
در مورد 10٪ LABSA به تنهایی.
دومین رتبه برتر، CAO و پس از آن CAPB بود.

محصول الف قدرت کف کنندگی بسیار بالایی دارد زیرا حاوی درصد بالایی از SLES-2EO و CAO است. در هنگام افزودن CDEA با آب دیونیزه، در قدرت کف اولیه 10 درصد فرمولاسیون LABSA کمی بهبود مشاهده شد، اما پایداری کف کردن را با گذشت زمان افزایش داد.
CDEA قدرت کف کردن را با آب سخت بهبود بخشید اما اثر آن کمتر از SLES-2EO یا CAO یا CAPB بود.

جدول شماره 5: ویسکوزیته و نقاط ابری 10 درصد فرمولاسیون خطی آلکیل بنزن سولفونیک اسید و سدیم لوری اتر سولفات (SLES-2EO) یا کوکامیدوپروپیل بتائین (CAO) یا کوکامیدوپروپیل آمین اکسید (CAPB) یا دی اتانول آمید نارگیل (CDEA) با درصدهای مختلف.

نتیجه

در نهایت، ممکن است در مقایسه با مواد شوینده مایع ظرفشویی دستی تولید شده توسط شرکت های چندگانه و محصولات ما نکات زیر را نتیجه گیری کنیم.

LABSA عملکرد شستشوی مایع ظرفشویی دستی را بهبود بخشید و به خصوص تعداد بشقاب های لکه دار را کاهش داد و از چسبیدن مجدد کثیفی به بشقابها جلوگیری کرد.
CAPB و CAO که توسط کلرید سدیم پشتیبانی می شوند می توانند ویسکوزیته مایع ظرفشویی دستی را تحت کنترل دقیق افزودن آنها بدون نیاز به افزودن عامل غلظت دهنده افزایش دهند.
SLES-2EO قوی ترین سورفکتانت از نظر قدرت کف کردن بود که در برابر آب سخت نیز مقاومت بالایی داشت.
ممکن است در استفاده از درصد بالای SLES-2EO یا CAO که ممکن است باعث تحریک پوست شود خودداری کنیم.
فرمول نمونه های اولیه من 10% LABSA با 2% SLES-2EO و 2% CAPB (یا 2% CAO) هزینه کمتری نسبت به محصولات بازار داشت.

از اینکه تا پایان این مقاله با سیکاکم همراه بودید بسیار سپاسگزاریم. با درج نظرات خود در پایان همین صفحه ما را در بهبود کیفیت تولید محتواهای آموزشی و حتی ارائه محصولات و خدمات یاری فرمائید.