ما هو مادة HPMC ذات الدرجة الكيميائية اليومية؟

HPMC من الدرجة الكيميائية اليومية هو إيثر سليلوز غير أيوني وقابل للذوبان في الماء، مصمم لاستخدامه في تركيبات منتجات العناية الشخصية والمنتجات المنزلية. ويمكن استخدامه كمكثف، ومعدّل للخصائص الريولوجية، ومثبت، ومساعد تعليق، وغرواني واقي، وبوليمر مكون للأغشية.

يستخدم المصنعون مادة HPMC في صناعة الشامبو، وغسول الجسم، وصابون اليد السائل، ومنظفات الوجه، والكريمات، والمستحضرات، وأقنعة الوجه، ومستحضرات التقشير، ومعجون الأسنان، وغيرها من المنتجات ذات الأساس المائي.

يجب أن يوفر مادة HPMC ذات الدرجة الكيميائية للاستخدام اليومي أكثر من مجرد اللزوجة. فيجب أن تتمتع هذه المادة بخصائص محددة فيما يتعلق باللون والرائحة والنقاء وحجم الجسيمات ووضوح المحلول وسلوك الترطيب واتساق الدُفعات. كما يجب على المورد تقديم مواصفات تتوافق مع الاستخدام المقصود في مجال العناية الشخصية أو العناية المنزلية.

يعتمد اختيار أفضل درجة من مادة HPMC على اللزوجة المستهدفة، ونظام المواد الخافضة للتوتر السطحي، ومستوى الإلكتروليت، ودرجة الحموضة (pH)، وطريقة المعالجة، وشفافية المنتج، والملمس الحسي المطلوب.

ما معنى مصطلح “الدرجة الكيميائية اليومية”؟

“الدرجة الكيميائية اليومية” هو مصطلح شائع الاستخدام في الصناعة الكيميائية الصينية. وقد يستخدم المشترون الدوليون مصطلحات مثل «درجة العناية الشخصية»، أو «درجة العناية المنزلية»، أو «درجة المنظفات»، أو «درجة مستحضرات التجميل» لـ HPMC.

تصف هذه المصطلحات الاستخدام المقصود، لكن الكلمات بحد ذاتها لا تثبت ملاءمتها للمعايير التنظيمية. يجب على المشتري مراجعة المواصفات، وضوابط التصنيع، والوثائق الداعمة، ومتطلبات الامتثال المحلية.

عادةً ما يتطلب HPMC من الدرجة الكيميائية للاستخدام اليومي رقابةً أكثر صرامةً على الخصائص التالية مقارنةً بالمواد الصناعية العامة:

• اللون والمظهر
• الرائحة
• الشوائب المرئية
• شفافية المحلول
• حجم الجسيمات
• اتساق اللزوجة
• سرعة الترطيب
• المعادن الثقيلة
• الحدود المسموح بها للميكروبات
• المواد المتبقية من المعالجة
• الإحساس الحسي
• التوافق مع المواد الخافضة للتوتر السطحي والمواد الحافظة

لا ينبغي استخدام مادة HPMC المخصصة لأغراض البناء تلقائيًّا في الشامبو أو منتجات العناية بالبشرة أو معجون الأسنان أو أي منتج استهلاكي آخر. فقد يكون اسم المنتج مشابهًا، لكن معايير مراقبة النقاء وعملية الإنتاج والوثائق ومعايير الجودة قد تختلف.

من ماذا يتكون مادة HPMC؟

يُنتج هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز عن طريق تعديل كيميائي للسليلوز المنقى. ويُستخرج السليلوز عادةً من مواد خام نباتية مثل القطن المكرر أو لب الخشب.

تُدرج عملية الإنتاج مجموعتين رئيسيتين من المجموعات البديلة:

• مجموعات الميثوكسي
• مجموعات الهيدروكسيبروبوكسي

تعمل هذه المجموعات على تغيير البنية الطبيعية للسليلوز وتجعل البوليمر النهائي قابلاً للذوبان أو للتشتت في الماء.

يؤثر محتوى الميثوكسي والهيدروكسيبروبوكسي على:

• القابلية للذوبان في الماء
• معدل الترطيب
• الهلام الحراري
• اللزوجة
• سلوك السطح
• استجابة الشوارد
• التوافق مع المكونات الأخرى

عادةً ما يكون مادة HPMC من الدرجة الكيميائية للاستخدام اليومي مسحوقًا أبيض أو أبيض مائل للصفرة. أما الدرجة المناسبة للعناية الشخصية فيجب أن تكون رائحتها ضعيفة أو غير ملحوظة على الإطلاق، وألا تحتوي على أي مواد غريبة مرئية.

المواصفات الفنية النموذجية

تُعد القيم التالية مرجعاً عملياً لمادة HPMC ذات اللزوجة المتوسطة والمخصصة للاستخدامات الكيميائية اليومية. ويجب إعطاء الأولوية للمواصفات وطرق الاختبار المؤكدة من قبل المورد.

عنصر الاختبار	الوحدة	النطاق المرجعي المعتاد	طريقة الاختبار الشائعة
المظهر	—	مسحوق أبيض إلى أبيض مصفر	الفحص البصري
اللزوجة عند 2%، 20 درجة مئوية	مب·ثانية	4,000–20,000	مقياس اللزوجة الدوراني
محتوى الميثوكسي	%	19.0-24.0	التحليل الكيميائي الآلي
محتوى الهيدروكسيبروبوكسي	%	4.0-12.0	التحليل الكيميائي الآلي
الخسارة الناتجة عن التجفيف	%	≤5.0	التجفيف حتى الوصول إلى الوزن الثابت
البقايا الناتجة عن الاحتراق	%	≤1.5	الاشتعال عند درجات الحرارة العالية
نفاذية محلول 1%	%	≥95	مقياس الطيف الضوئي
درجة حرارة الجل	درجة مئوية	60–75	طريقة الحمام المائي الخاضع للتحكم
معدل مرور الجسيمات الدقيقة	—	خاص بالمورد	تحليل المنخل
المعادن الثقيلة	جزء في المليون	الحد الخاص بالتطبيق	طريقة قياسية معتمدة
الرقم الهيدروجيني للمحلول المائي	—	خاص بالمورد	جهاز قياس درجة الحموضة المعاير
الحدود المسموح بها للميكروبات	CFU/غرام	الحد الخاص بالتطبيق	اختبار الميكروبات

لا ينبغي مقارنة هذه القيم دون التحقق من طريقة الاختبار. تعتمد نتيجة قياس اللزوجة على تركيز البوليمر، ونوعية الماء، ودرجة الحرارة، والمغزل، وسرعة الدوران، ووقت الترطيب، ونوع الجهاز.

قد لا تتطابق القيمة المقاسة باستخدام مقياس اللزوجة من طراز «بروكفيلد» مع القيمة المقاسة باستخدام جهاز «NDJ» أو أي جهاز قياس دوار آخر. وينبغي على المشترين مقارنة المنتجات في ظل نفس الظروف.

مقارنة بين مادة HPMC ذات الجودة الكيميائية اليومية وHPMC ذات الجودة الصناعية

الممتلكات	الدرجة الكيميائية اليومية	الدرجة الصناعية العامة
المظهر	مسحوق أبيض أو أبيض مائل للصفرة (مُحكَم)	قد يُقبل تباين أكبر في الألوان
الشوائب المرئية	رقابة صارمة	قد تكون القيود أقل صرامة
الرائحة	من المتوقع أن تكون الرائحة خفيفة أو محايدة	يعتمد على التطبيق
حجم الجسيمات	غالبًا ما تكون أكثر نعومة أو خاضعة لمعالجة خاصة	مختارة للمعالجة الصناعية
وضوح المحلول	مهم بالنسبة للمنتجات الشفافة والشفافة جزئيًا	قد لا يكون هذا شرطًا أساسيًا
تفاوت اللزوجة	تم ضبطه لضمان تكرار الملمس	تم ضبطها لتناسب أهداف التطبيقات الصناعية
المعادن الثقيلة	الحدود الخاصة بالمشتري والسوق	قد تُطبق شروط مختلفة
الحدود المسموح بها للميكروبات	أمر مهم بالنسبة للتركيبات المخصصة للمستهلكين	قد لا يتم تحديده بشكل روتيني
الإحساس الحسي	يتعين تقييم درجة النعومة واللزوجة	لا يُعتبر عادةً من أولويات الاختيار
التوثيق	الحاجة إلى دعم في مجال الرعاية الشخصية أو الرعاية المنزلية	قد تكون وثائق TDS وSDS الصناعية كافية

يظل مصنع المنتج النهائي مسؤولاً عن التحقق من مطابقة المواد الخام والتركيبة النهائية للقوانين السارية في السوق المستهدفة.

وتوضح المفوضية الأوروبية أيضًا أن ظهور اسم مكون ما في قاعدة بيانات CosIng لا يعني في حد ذاته أن كل درجة من درجات هذا المكون معتمدة لكل استخدام تجميلي. فما زال المنتج التجميلي النهائي يتطلب تقييمًا مناسبًا للسلامة ومراجعة للامتثال. قاعدة بيانات المكونات التجميلية التابعة للمفوضية الأوروبية

لماذا تُعد اللزوجة عاملاً مهمًا؟

اللزوجة هي الخاصية الأولى التي يراعيها العديد من المشترين، لكن أعلى مستوى من اللزوجة لا يعني دائمًا الحصول على أفضل منتج.

يحتاج منظف الوجه الخفيف إلى خصائص تدفق مختلفة عن معجون الأسنان. أما الشامبو المزود بمضخة، فيحتاج إلى قوام كافٍ ليبدو كثيفًا، لكن يجب أن يظل قادرًا على المرور عبر المضخة. وقد يحتاج قناع الوجه إلى بنية أكثر صلابة للحفاظ على الجزيئات معلقة.

غالبًا ما تشكل درجات HPMC ذات اللزوجة المتوسطة، التي تتراوح بين 4,000 و20,000 ميللي باسكال·ثانية، نقطة انطلاق عملية لتصنيع منتجات العناية الشخصية السائلة.

يمكن النظر في استخدام أنواع الزيوت ذات اللزوجة الأعلى التي تتراوح بين 20,000 و40,000 ميللي باسكال·ثانية في الحالات التالية:

• معجون الأسنان
• أقنعة الوجه
• المواد الهلامية الكثيفة
• ملابس العمل
• الكريمات ذات القوام الكثيف
• المنتجات التي تحتوي على جزيئات عالقة

لا تعتمد اللزوجة الظاهرية للمنتج النهائي على درجة HPMC وحدها، بل تعتمد أيضًا على جرعة HPMC، والمواد الخافضة للتوتر السطحي، والأملاح، والزيوت، والمواد المرطبة، ودرجة الحموضة، ودرجة الحرارة، والبوليمرات الأخرى.

كيف يؤثر مادة HPMC على خصائص الريولوجيا للمنتج؟

تُظهر محاليل HPMC عادةً سلوكًا غير نيوتونيًا وسلوكًا يتسم بالترقق تحت تأثير القص.

يحافظ المنتج على قوامه بشكل أفضل عندما يكون في حالة سكون. ثم تنخفض اللزوجة عندما يتعرض المنتج للضخ أو الضغط أو الهز أو التوزيع.

يوفر هذا السلوك عدة مزايا عملية:

• يظل الشامبو مستقرًا داخل الزجاجة.
• يمكن أن يتدفق سائل الاستحمام عبر المضخة.
• ينتشر الكريم بسهولة أكبر على البشرة.
• يمكن لمعجون الأسنان أن يخرج من الأنبوب دون أن يصبح سائلاً.
• تستقر الجسيمات العالقة ببطء أكبر.
• يمكن لهذا المنتج أن يستعيد جزءًا من شكله بعد الاستخدام.

تعتمد سرعة الاستعادة والملمس النهائي على التركيبة الكاملة. وينبغي على المُصمم قياس منحنى التدفق والاستعادة التكسوتروبية عندما تكون هذه الخصائص ذات أهمية.

HPMC في الشامبو

يمكن أن يزيد مادة HPMC من اللزوجة ويساعد على الحصول على قوام ناعم يتسم بخاصية التخفيف بالقص في الشامبو.

يتراوح نطاق الفحص المختبري النموذجي بين 0.3% و0.5% تقريبًا. ويمكن تعديل هذا النطاق بعد قياس المنتج النهائي.

يمكن أن يساعد مادة HPMC ذات اللزوجة المتوسطة في توفير:

• هيكل منتج أفضل
• توزيع أكثر سلاسة
• تدفق أكثر اتساقًا
• تقليل المظهر المائي
• دعم نسيج الرغوة
• تحسين الاستقرار في بعض أنظمة المواد الخافضة للتوتر السطحي

قد تؤدي جرعة تتراوح بين 0.3% و0.5% إلى زيادة لزوجة الشامبو بعدة آلاف من الميلي باسكال·ثانية في نظام متوافق. ومع ذلك، لا يمكن التنبؤ بالزيادة الدقيقة دون إجراء اختبار للتركيبة.

يمكن أن تؤثر كل من مادة SLES وSLS والبيتين والجلوكوزيدات والملح والعطور والزيوت والبوليمرات المرطبة على النتيجة. ولا ينبغي لمُصمم التركيبة تقييم مادة HPMC في الماء النقي فقط.

HPMC في غسول الجسم وجل الاستحمام

يتراوح نطاق غربلة مادة HPMC النموذجي المستخدمة في صناعة غسول الجسم بين 0.2% و0.4% تقريبًا.

يمكن أن يزيد مادة HPMC من لزوجة الطور السائل المحيطة بفقاعات الرغوة. وقد يساعد هذا التأثير في الحفاظ على استقرار الرغوة لفترة أطول في بعض التركيبات.

كما يمكن للبوليمر أن يحسّن:

• نص المنتج
• سلوك الضخ
• الانتشار
• الإحساس عند الشطف
• اتساق الملمس
• الاستقرار أثناء التخزين

لا تضمن مادة HPMC زيادة محددة في مدة بقاء الرغوة. فهناك عوامل تؤثر تأثيراً كبيراً على ذلك، مثل نوع المادة الخافضة للتوتر السطحي، والمواد الفعالة فيها، والزيت، والعطر، والملح، ودرجة عسر الماء، والهواء المخلوط.

يجب على المُصمم قياس حجم الرغوة، ومعدل تلاشيها، وكثافتها، وملمسها عند الشطف في المنتج النهائي.

HPMC في الكريمات والمستحضرات

يمكن أن يعمل HPMC كمُعدِّل لخصائص الريولوجيا في الطور المائي وكمُساعد على التثبيت في الكريمات والمستحضرات.

يتراوح نطاق الفحص النموذجي بين 0.4% و0.6% تقريبًا.

يمكن أن يساعد البوليمر المُبلَّل في إبطاء حركة:

• جزيئات واقية من الشمس معدنية
• الأصباغ
• جزيئات المقشر
• المساحيق
• كبسولات
• مواد صلبة متناثرة أخرى

كما يمكن أن يساهم HPMC في استقرار المستحلب من خلال زيادة لزوجة الطور المستمر وتشكيل غشاء غرواني واقٍ حول المواد المتناثرة.

ومع ذلك، فإن مادة HPMC لا تحل محل نظام مستحلب كامل. فلا تزال التركيبة بحاجة إلى بنية مناسبة للمرحلة الزيتية، ومجموعة من المستحلبات، وعملية تجانس، ومواد حافظة، وبرنامج ضمان الاستقرار.

يجب أن يقوم المختبر بفحص ترسب الجسيمات، وتكوّن الطبقة العلوية، والانفصال، واللزوجة بعد التخزين عند درجات حرارة مختلفة.

HPMC في معجون الأسنان

يحتاج معجون الأسنان إلى قوام، والتحكم في عملية البثق، والحفاظ على الشكل، والالتصاق بفرشاة الأسنان.

يتراوح نطاق الفرز الشائع لـ HPMC بين 0.5% و1.0% تقريبًا.

يمكن أن تساعد المكونات المناسبة في تحسين فعالية معجون الأسنان:

• يظل ثابتًا داخل الأنبوب
• البثق بضغط مُتحكم فيه
• يحتفظ بشكله على الفرشاة
• الانتشار أثناء تنظيف الأسنان بالفرشاة
• الحفاظ على الجسيمات الكاشطة في حالة تعليق
• استعادة الهيكل بعد القص

يحتوي معجون الأسنان على مستويات عالية من المواد الكاشطة، والمواد المرطبة، والأملاح، والمواد الخافضة للتوتر السطحي، والنكهات، والمكونات الفعالة. ويمكن لهذه المواد أن تغير درجة ترطيب مادة HPMC ولزوجتها.

يجب على الشركة المصنعة استخدام مواد خام مخصصة للعناية بالفم والتأكد من استيفائها لجميع متطلبات النقاء والسلامة المعمول بها. ولا ينبغي استخدام المواد الكيميائية ذات الاستخدام اليومي العام تلقائيًا في منتجات العناية بالفم.

HPMC في أقنعة الوجه والسيرومات ومستحضرات التقشير

غالبًا ما تتطلب أقنعة الوجه والمنتجات التي تحتوي على جزيئات تعليقًا أقوى مقارنةً بالشامبو التقليدي.

قد تشكل الدرجة التي تتراوح لزوجتها بين 20,000 و40,000 ميللي باسكال·ثانية نقطة انطلاق مفيدة. كما قد تستفيد المنتجات التي تحتوي على جزيئات غير عضوية من درجة تتميز بمستوى مناسب من استبدال الهيدروكسيبروبوكسي.

يجب على المُصمم تقييم ما يلي:

• تعليق الجسيمات
• التحكم في التنقيط
• قابلية التوزيع
• تاك
• الإحساس عند جفاف العطر
• تكوين الطبقة الرقيقة
• تكتل الألياف
• سلوك الشطف
• توافق العبوات

قد يؤدي استخدام مادة HPMC ذات اللزوجة العالية جدًّا إلى ظهور قوام لزج أو خيطي. وقد تتحقق أفضل النتائج من خلال الجمع بين جرعة أقل من مادة HPMC ومعدِّل ريولوجي آخر.

نقاط انطلاق موصى بها

نوع المنتج	اتجاه لزوجة مادة HPMC	الجرعة المعتادة للفحص	التقييم الرئيسي
منظف خفيف للوجه	منخفض إلى متوسط	0.2%–0.4%	الوضوح، السلاسة، الرغوة
شامبو	7,500–15,000 ميللي باسكال·ثانية	0.3%–0.5%	اللزوجة، ملمس التمشيط، الرغوة
غسول الجسم	7,500–15,000 ميللي باسكال·ثانية	0.2%–0.4%	الضخ، الرغوة، الشطف
كريم أو لوشن	متوسطة إلى عالية	0.4%–0.6%	استقرار المستحلب، الملمس الحسي
قناع الوجه	20,000–40,000 ميللي باسكال·ثانية	يعتمد على الصيغة	التعليق، الانتشار، الالتصاق
منظف مقشر أو يحتوي على جزيئات	متوسطة إلى عالية	يعتمد على الصيغة	ترسيب الجسيمات، الشطف
معجون الأسنان	20,000–40,000 ميللي باسكال·ثانية	0.5%–1.0%	البثق، استعادة الشكل
منظف جل للاستخدام المنزلي	متوسطة إلى عالية	يعتمد على الصيغة	الالتصاق بالسطح، الصب، الثبات

هذه النطاقات هي نقاط انطلاق تجريبية. ويجب تحسين الجرعة النهائية ضمن التركيبة الكاملة.

كيفية إذابة مادة HPMC دون تكوين تكتلات

يمكن أن يتشكل «عين السمكة» في مادة HPMC عندما يتلامس المسحوق الجاف مع الماء بسرعة كبيرة. حيث يتشبع الجزء الخارجي من كل كتلة مسحوق بالماء أولاً ويشكل حاجزًا هلاميًا، فيبقى المسحوق الجاف محبوسًا في الداخل.

تعتمد الطريقة الصحيحة على ما إذا كان مادة HPMC من النوع العادي، أو النوع ذي الذوبان المتأخر، أو النوع الفوري المعالج بشكل خاص.

الطريقة الأولى: التشتت المباشر بالماء البارد

هذه الطريقة مناسبة لنوع من مادة HPMC مصمم للتشتت في الماء البارد.

1. أضف ماءً منزوع الأيونات أو ماءً مُخفف إلى وعاء الخلط.
2. ابدأ بالتحريك المعتدل وحقق نمط دوران مستقر.
3. أضف مادة HPMC ببطء عبر سطح الماء المتحرك.
4. لا تقم بتفريغ الكمية بالكامل في مكان واحد.
5. اترك الجسيمات حتى تتبلل بشكل متساوٍ.
6. قم بزيادة سرعة الخلط عندما يتوزع المسحوق تمامًا.
7. استمر في الخلط حتى يكتمل امتصاص السوائل.
8. اترك المحلول يستقر قبل قياس اللزوجة النهائية.

قد تستخدم عملية القص العالي الصناعية سرعة دوران تتراوح بين 800 و1,200 دورة في الدقيقة تقريبًا، لكن السرعة الصحيحة تعتمد على حجم الخزان ونوع المروحة وحجم الدفعة وكمية الهواء المدمج.

قد يستغرق المنتج عالي اللزوجة ما بين 60 و90 دقيقة حتى يصل إلى حالة الترطيب الكاملة والمستقرة. أما بعض الأنواع الفورية، فتتم عملية ترطيبها بشكل أسرع بكثير.

الطريقة الثانية: الخلط المسبق الجاف

يمكن للمختبر خلط مادة HPMC مسبقًا مع مسحوق جاف متوافق قبل إضافة الماء.

ومن بين الناقلات المحتملة:

• السكر
• أملاح مختارة
• مساحيق أخرى قابلة للذوبان في الماء
• كمية كبيرة من مكون آخر في التركيبة الجافة

يعمل الناقل على فصل جزيئات HPMC ويقلل من التلامس المباشر بين الجزيئات.

يجب ألا يفترض المُصنِّع أن كل ملح مناسب. فقد يؤدي ارتفاع تركيز الإلكتروليتات إلى خفض اللزوجة أو تغيير درجة الترطيب.

الطريقة الثالثة: طريقة الملاط أو طريقة الساخن-البارد

يمكن لمُصمم المستحضرات أولاً تشتيت مادة HPMC في مادة غير مذابة مناسبة أو في ماء ساخن في ظل ظروف خاضعة للرقابة. ويمكن بعد ذلك إضافة الماء البارد لإتمام عملية الترطيب.

يُظهر HPMC ظاهرة التجلط الحراري القابل للانعكاس. فعندما يقترب المحلول من درجة حرارة التجلط، قد يصبح عكرًا ويشكل هلامًا حراريًا. وعادةً ما يؤدي التبريد إلى إعادة المحلول إلى حالته المائية.

يجب ألا يصف المُصنِّع هذا التغيير على أنه مجرد فقدان للسمك. فقد يؤدي التسخين إلى تغيير في التدفق والشفافية وسلوك الخلط وإطلاق الهواء. وتتطلب كل عملية معالجة بالحرارة إجراء عملية التحقق من صحة الصيغة الكاملة.

لماذا تُعد جودة المياه أمرًا مهمًا؟

يمكن أن يؤدي الماء العسر إلى إبطاء عملية الترطيب، وتقليل الشفافية، والتأثير على اللزوجة.

يوفر الماء منزوع الأيونات أو المُخفف نقطة انطلاق يمكن التحكم فيها بشكل أفضل. ويمكن اعتبار مستوى الكالسيوم والمغنيسيوم الذي يقل عن 50 جزء في المليون تقريبًا هدفًا عمليًّا للتطوير عندما تكون درجة النقاء العالية أمرًا مهمًا.

كما يجب أن تستوفي المياه المتطلبات الميكروبيولوجية لعملية تصنيع المنتج النهائي.

عندما يظل المحلول عكرًا، يجب على المُصنِّع التحقق مما يلي:

• صلابة الماء
• نقاء مادة HPMC
• وقت الترطيب
• سرعة الخلط
• مستوى الإلكتروليت
• درجة حرارة المحلول
• ترطيب غير كامل للمسحوق
• فقاعات الهواء
• مكونات التركيبة غير القابلة للذوبان

يمكن أن تساعد عملية الطرد المركزي في التمييز بين الجسيمات العالقة والضباب الناتج عن المحلول نفسه. ومع ذلك، ينبغي للمختبر إجراء اختبارات تحليلية إضافية قبل تحديد السبب المسؤول عن المشكلة.

التوافق مع مادة HPMC

HPMC مادة غير أيونية ويمكن استخدامها في العديد من الأنظمة الأنيونية وغير الأيونية. ومع ذلك، فإن التوافق الواسع لا يعني التوافق الشامل.

المواد الخافضة للتوتر السطحي

يمكن أن يتفاعل HPMC مع SLS وSLES والبيتين وغيرها من المواد الخافضة للتوتر السطحي الشائعة. وتعتمد اللزوجة النهائية على نسبة المادة الخافضة للتوتر السطحي والمادة الفعالة.

يجب على المختبر ترطيب مادة HPMC قبل إضافة كمية كبيرة من المادة الخافضة للتوتر السطحي، ما لم تكن الدرجة المختارة تسمح باتباع عملية أخرى.

الشوارد

قد تؤدي المستويات العالية من الملح إلى خفض لزوجة مادة HPMC أو تغيير قوامها. ويجب إجراء اختبارات دقيقة في حالة تجاوز تركيز كلوريد الصوديوم حوالي 5%.

يجب على المُصنِّع إضافة الملح بعد ترطيب مادة HPMC، إذا سمحت العملية بذلك. ثم يجب زيادة كمية الملح على مراحل صغيرة.

المكونات الكاتيونية

قد تؤدي بعض عوامل التكييف الكاتيونية إلى تغيير درجة الوضوح أو إحداث عدم استقرار في التركيبة المعقدة. وينبغي للمختبر أن يختبر التوافق بين مادة HPMC ومركبات البوليكواتيرنيوم ومركبات الأمونيوم الرباعية والمواد الخافضة للتوتر السطحي الكاتيونية قبل الانتقال إلى مرحلة الإنتاج على نطاق أوسع.

عوامل الأكسدة

يمكن للعوامل المؤكسدة القوية أن تكسر سلاسل البوليمر وتقلل اللزوجة. وتحتاج المنتجات التي تحتوي على مبيضات أو مؤكسدات قوية إلى دراسة مخصصة للتأكد من توافقها.

الرقم الهيدروجيني

تظل العديد من درجات HPMC صالحة للاستخدام عبر نطاق واسع من قيم الأس الهيدروجيني (pH)، والتي تتراوح غالبًا بين 3 و11. وينبغي على فريق التركيب أن يواصل قياس اللزوجة والشفافية عند قيمة الأس الهيدروجيني النهائية.

درجة الحرارة

تنخفض لزوجة محلول HPMC عادةً مع ارتفاع درجة حرارة القياس. وقد يؤدي تغير بمقدار 10 درجات مئوية إلى اختلاف ملحوظ في اللزوجة.

لذلك، ينبغي أن تُجرى اختبارات الإنتاج ومراقبة الجودة عند درجة حرارة ثابتة، مثل 20 درجة مئوية أو 25 درجة مئوية.

كيفية الوقاية من التلوث الميكروبي

يتميز مادة HPMC الجافة بنشاط مائي منخفض، لكن محلول HPMC يمكن أن يساعد على نمو الكائنات الحية الدقيقة بعد تحضيره.

يجب على الشركة المصنعة:

• استخدم مياه خاضعة للرقابة الميكروبيولوجية.
• قم بتنظيف وتعقيم نظام الخلط.
• استخدم المحلول المُعدّ على الفور.
• تجنب تخزين المحلول الأساسي غير المحفوظ.
• اختر مادة حافظة للتركيبة الكاملة.
• إجراء اختبارات فعالية المواد الحافظة أو اختبارات التحدي.
• احمِ الخزانات المفتوحة من التلوث.
• مراقبة العدد الإجمالي للكائنات الحية الدقيقة والكائنات المحددة.

لا ينبغي تخزين المحلول الأساسي تلقائيًا لمدة 72 ساعة. بل يجب تحديد مدة التخزين المقبولة من خلال إجراءات الرقابة الصحية، وتصميم المواد الحافظة، والاختبارات الميكروبية.

يجب أن يتناسب نظام المواد الحافظة مع نوع المنتج، ودرجة الحموضة (pH)، وعبوته، والسوق المستهدفة، وقائمة المكونات الكاملة.

كيفية تحسين الملمس الحسي

يمكن أن يتسبب مادة HPMC عالية اللزوجة في ظهور ملمس لزج أو مقاومة أو تشكل خيوط أو إحساس بالثقل بعد الاستخدام في بعض المنتجات.

يمكن لمُصمم التركيبة تحسين الخصائص الحسية من خلال:

• تقليل جرعة HPMC
• اختيار درجة ذات لزوجة أقل
• دمج مادة HPMC مع الكاربومير
• دمج مادة HPMC مع صمغ الزانثان
• استخدام مُعدِّل خصائص الريولوجيا من مادة الأكريلات
• ضبط مستويات المرطبات
• تحسين الزيوت والمطريات
• تقليل تداخل البوليمرات
• السماح بالترطيب الكامل قبل إجراء الاختبارات الحسية

يمكن لمزيج البوليمرات أن ينتج معلقًا أقوى أو تدفقًا أنظف مقارنةً باستخدام مادة مثخنة واحدة بمفردها. ومع ذلك، قد يؤدي هذا المزيج أيضًا إلى حدوث عدم توافق، أو إجهاد انسياب مفرط، أو تكوّن كريات، أو ضعف الأداء عند الشطف.

يجب على المختبر تأكيد النتيجة من خلال إجراء اختبارات الاستقرار والخصائص الحسية.

المشاكل الشائعة وحلولها

المشكلة	السبب المحتمل	التصحيح العملي
كتل بيضاء أو عيون السمكة	تم إضافة المسحوق بسرعة كبيرة	أضف المكونات ببطء، أو زد من التوزيع، أو استخدم الخلط المسبق الجاف
حل غائم	الماء العسر، أو الترطيب غير الكافي، أو الشوائب، أو الهواء	استخدم المياه المعالجة، وقم بزيادة الترطيب، وإزالة الغازات
لزوجة منخفضة	درجة حرارة غير مناسبة، أو ترطيب غير كافٍ، أو ارتفاع درجة الحرارة، أو ارتفاع نسبة الملح	تحقق من طريقة الاختبار وشروط التركيب
التغيرات في اللزوجة من دفعة إلى أخرى	تباين درجة الحرارة أو تباين المواد البديلة	تحديد شروط الاختبار وتشديد مواصفات الموردين
قوام خيطي	لزوجة أو جرعة مادة HPMC مرتفعة جدًّا	استخدم درجة أقل أو قلل الجرعة
إحساس باللزوجة على الجلد	فائض البوليمر أو مزيج غير مناسب	تقليل نسبة مادة HPMC وتحسين نظام الريولوجيا
ترسب الجسيمات	انخفاض جهد الخضوع أو عدم كفاية الهيكل	قم بزيادة الكثافة بحذر أو أضف مادة مكثفة أخرى متوافقة
رغوة رديئة	تفاعل الصيغة أو التحكم المفرط في الهواء	إعادة موازنة جرعات المواد الخافضة للتوتر السطحي والبوليمرات
التلبد	عدم توافق المكونات	تغيير ترتيب الإضافات أو اختيار درجة أخرى
نمو الكائنات الحية الدقيقة	سوء الصرف الصحي أو سوء الحفظ	تحسين عمليات معالجة المياه والتنظيف والحفظ واختبارات التحمل

ما هي درجة HPMC من Zhiwei التي ينبغي اختبارها؟

تصف شركة «Zhiwei» مادة HPMC بأنها إيثر سليلوز غير أيوني وقابل للذوبان في الماء، ويُستخدم في صناعة الكيماويات الاستهلاكية وأنظمة البناء. وتذكر الشركة أن من بين تطبيقات مادة HPMC: الشامبو، وغسول الجسم، وصابون اليد السائل، واللوشن، والمستحلب، وجل العناية بالبشرة. نظرة عامة على منتجات HPMC من شركة «Zhiwei»

يتضمن الكتالوج الحالي لشركة «Zhiwei» منتجات HPMC 400 وHPMC 4K وHPMC 40K وHPMC 100K وHPMC 150K وHPMC 200K. يشير رقم الطراز إلى اتجاه اللزوجة. ولا يؤكد ذلك تلقائيًا أن كل إصدار مناسب لمنتجات العناية الشخصية.

متطلبات التطوير	اتجاه نموذج تشيوي	التحقق المطلوب
التكثيف الخفيف أو التكثيف المشترك	HPMC 4K	اطلب المواصفات اليومية المتعلقة بنقاء المواد الكيميائية، وشفافيتها، ورائحتها، ومحتواها من المعادن الثقيلة، والميكروبات
شامبو أو غسول للجسم ذو قوام معتدل	HPMC 4K مع تحسين الجرعة، أو درجة وسيطة مخصصة	اختبار نظام المواد الخافضة للتوتر السطحي والأملاح بالكامل
قناع للوجه أو جل كثيف	HPMC 40K	تحقق من اللزوجة، واللزوجة الخيطية، والشفافية، والتماسك
تطوير معجون الأسنان	اتجاه لزوجة HPMC 40K	استخدم فقط الإصدار المدعوم للعناية بالفم
هيكل مرتفع جدًّا	HPMC ذو اللزوجة العالية	التحقق من الضخ، والترطيب، والإحساس الحسي، والثبات

تبلغ اللزوجة المُدرجة وفقًا لمقياس NDJ لمادة Zhiwei HPMC 4K ما بين 3,200 و4,600 ميللي باسكال·ثانية لمحلول 2% عند درجة حرارة 20 درجة مئوية. ويوفر هذا النموذج مرجعًا مفيدًا للزوجة المنخفضة إلى المتوسطة.

تبلغ اللزوجة المُدرجة وفقًا لمقياس NDJ لمادة Zhiwei HPMC 40K ما بين 30,000 و50,000 ميللي باسكال·ثانية في ظل ظروف الاختبار المحددة. ويُعد هذا النطاق من اللزوجة أكثر ملاءمةً لعمليات الغربلة ذات القوام الأكثر كثافة.

تتناول صفحات النماذج العامة حاليًا تطبيقات البناء. ولذلك، ينبغي على عملاء منتجات العناية الشخصية طلب مواصفات كيميائية يومية مخصصة قبل إجراء الاختبارات. وينبغي على «Zhiwei» التأكد مما يلي:

• درجة الاستخدام المقصودة
• طريقة قياس اللزوجة ونطاقها
• محتوى الميثوكسي والهيدروكسيبروبوكسي
• وضوح المحلول
• حجم الجسيمات
• الخسارة الناتجة عن التجفيف
• بقايا أو رماد
• الحدود القصوى للمعادن الثقيلة
• الحدود المسموح بها للميكروبات
• الرائحة واللون
• معالجة الأسطح
• المواد المتبقية من المعالجة
• TDS وSDS وشهادة تحليل الدفعة (COA)
• الوثائق التنظيمية ووثائق التتبع

يضمن هذا التحقق الحفاظ على جودة المنتج ومصداقية العلامة التجارية على حد سواء.

اختبارات مراقبة الجودة للتركيبة النهائية

لا ينبغي الموافقة على أي تركيبة بعد إجراء اختبار واحد لللزوجة في درجة حرارة الغرفة.

يتضمن برنامج التقييم الفعال ما يلي:

• المظهر والرائحة الأوليان
• الرقم الهيدروجيني
• اللزوجة عند درجة حرارة ثابتة
• منحنى التدفق
• الاستعادة التكسوتروبية
• وضوح الحل أو المنتج
• استقرار جهاز الطرد المركزي
• التخزين في درجات حرارة عالية
• التخزين في درجات حرارة منخفضة
• دورات التجميد والذوبان
• توافق العبوات
• اختبار الرغوة في منتجات التنظيف
• تعليق الجسيمات
• اختبار فعالية المواد الحافظة
• التقييم الحسي من قبل المستهلكين
• اللزوجة بعد يوم واحد، وسبعة أيام، و28 يومًا

كما ينبغي للمختبر مراقبة المنتج بعد توسيع نطاق الإنتاج. فقد يؤدي الخلط الصناعي إلى إدخال كمية أكبر من الهواء وقوى القص مقارنةً بالخلاط المختبري الصغير.

الأسئلة الشائعة

ما هي استخدامات مادة HPMC ذات الدرجة الكيميائية اليومية؟

يستخدمه المصنعون للتحكم في اللزوجة، والتدفق، والقدرة على التعليق، والاستقرار، والخصائص الحسية في الشامبو، وغسول الجسم، والكريمات، والأقنعة، ومنتجات التنظيف، ومعجون الأسنان، ومنتجات العناية المنزلية.

هل مادة HPMC مناسبة لصنع الشامبو الشفاف؟

يمكن أن تدعم الدرجة عالية النقاء وعالية النفاذية التركيبات الشفافة أو الشبه شفافة. وتعتمد النتيجة على المواد الخافضة للتوتر السطحي، والعطر، والملح، ودرجة الحموضة، وجودة المياه، والترطيب الكامل.

ما هي كمية مادة HPMC التي ينبغي استخدامها في الشامبو؟

النطاق العملي المبدئي هو 0.3%–0.5%. ويجب تحديد الجرعة النهائية في الصيغة الكاملة.

لماذا يتكتل مادة HPMC؟

يتشبع السطح الخارجي لعنقود المسحوق بالماء أولاً، مما يؤدي إلى حبس المسحوق الجاف بداخله. ويمكن الحد من هذه المشكلة عن طريق الإضافة المتحكم فيها، أو الدوران القوي، أو الخلط المسبق الجاف، أو استخدام نوع قابل للتشتت.

هل يتوافق مادة HPMC مع مادة SLES؟

يمكن استخدام مادة HPMC في العديد من أنظمة SLES. ويجب على المُصنِّع اختبار نسبة المادة الخافضة للتوتر السطحي، ومستوى الملح، ودرجة الحموضة، والعطر، وترتيب إضافة المكونات.

هل يمكن لـ HPMC تحسين الرغوة؟

قد يساهم مادة HPMC في تعزيز قوام الرغوة أو استقرارها في بعض التركيبات. إلا أنه لا يضمن زيادة محددة في حجم الرغوة في كل نظام من أنظمة المواد الخافضة للتوتر السطحي.

هل مادة HPMC متوافقة مع الملح؟

قد تكون المستويات المعتدلة من الملح مقبولة، لكن المستويات العالية من الإلكتروليتات يمكن أن تقلل اللزوجة أو تغير درجة الترطيب. وينبغي إضافة الملح تدريجيًا بعد ترطيب مادة HPMC، إن أمكن ذلك.

ما هو طراز HPMC من Zhiwei المناسب لمنتجات العناية الشخصية؟

يوفر منتج Zhiwei HPMC 4K نطاقًا من اللزوجة المنخفضة إلى المتوسطة، بينما يوفر منتج HPMC 40K نطاقًا من اللزوجة الأعلى. يجب على المشتري أن يطلب مواصفات كيميائية يومية بدلاً من استخدام النسخة القياسية المخصصة لأعمال البناء تلقائيًّا.

هل مادة HPMC المخصصة للاستخدامات التجميلية هي نفسها مادة HPMC المخصصة للاستخدامات الإنشائية؟

لا. قد تحمل المادة الكيميائية نفس الاسم، لكن قد تختلف في درجة النقاء، والشفافية، والرائحة، ومستوى التحكم في الميكروبات، والمواد المتبقية، والوثائق، ومعايير الجودة.

الخاتمة

يوفر مادة HPMC ذات الدرجة الكيميائية للاستخدام اليومي للمطورين طريقة مرنة للتحكم في اللزوجة والتدفق والتعليق واستقرار المنتج.

يجب أن تتناسب الدرجة المثلى مع المنتج النهائي. فغالبًا ما يحتاج الشامبو وغسول الجسم إلى لزوجة متوسطة وتدفق سلس. أما الكريمات والأقنعة فقد تحتاج إلى تعليق أقوى. أما معجون الأسنان فيحتاج إلى كثافة، والتحكم في البثق، واستعادة البنية.

كما يجب على المُصنِّع التحكم في عملية الترطيب. يجب توزيع مادة HPMC بشكل متساوٍ، وتركها حتى تترطب تمامًا، ثم اختبارها ضمن النظام النهائي الذي يشتمل على المادة الخافضة للتوتر السطحي، والإلكتروليت، ودرجة الحموضة، والمواد الحافظة.

تقدم شركة «Zhiwei (Jinan) New Materials Co., Ltd.» عدة مستويات من لزوجة مادة HPMC. ويمكن استخدام مادة Zhiwei HPMC 4K كمرجع للزوجة المنخفضة إلى المتوسطة، في حين أن مادة HPMC 40K يمكنها دعم اختبار التركيبات ذات اللزوجة الأعلى. يجب على عملاء قطاع العناية الشخصية طلب الإصدارات التي تتوافق مع معايير النقاء، والنفاذية، والمعايير المتعلقة بالميكروبات، والمعادن الثقيلة، والرائحة، والتتبع.

يمكن للعملاء تقديم معلومات حول نوع المنتج، ونظام المواد الخافضة للتوتر السطحي، واللزوجة المستهدفة، ودرجة الحموضة (pH)، ومستوى الملوحة، ودرجة الوضوح المستهدفة، وطريقة المعالجة، ومتطلبات السوق. ومن ثم، يمكن للفريق الفني في «Zhiwei» أن يوصي بخطة مناسبة لاختيار مادة HPMC الكيميائية اليومية.