Моющее средство — это не просто одно химическое вещество для очистки. Это сбалансированная формула, в которой поверхностно-активные вещества удаляют загрязнения, а наполнители, полимеры, ферменты, отбеливатели, регуляторы pH, растворители и другие добавки способствуют процессу очистки.
Основные компоненты моющих средств можно разделить на две большие группы:
- Основные поверхностно-активные вещества, которые смачивают поверхности, разрыхляют грязь, эмульгируют масло и обеспечивают диспергирование загрязнений в моющей воде.
- Вспомогательные вещества для моющих средств, которые влияют на жесткость воды, щелочность, повторное осаждение, вязкость, пенообразование, отбеливание, тактильные ощущения ткани, стабильность продукта и его внешний вид.
Моющее средство может по-прежнему образовывать пену даже при отсутствии некоторых из этих вспомогательных компонентов. Однако сама по себе пена не гарантирует эффективного очищения. Надежная эффективность зависит от того, как полная формула ведет себя в реальных условиях — в воде, при удалении реальных пятен и в течение всего срока хранения.
Краткий обзор ингредиентов моющих средств
| Категория ингредиентов | Основная функция | Типичные примеры | Типичная область применения |
|---|---|---|---|
| Анионные поверхностно-активные вещества | Высокая моющая способность и интенсивное пенообразование | LAS, AES, AOS | Порошковые моющие средства и жидкие моющие средства с высокой пенообразующей способностью |
| Неионогенные поверхностно-активные вещества | Удаление жира и устойчивость к жесткой воде | AEO и другие неионогенные поверхностно-активные вещества | Концентрированные порошки и жидкие моющие средства |
| Амфотерные поверхностно-активные вещества | Сбалансированная формула, мягкость и улучшенные тактильные ощущения | Смеси амфотерных поверхностно-активных веществ | Жидкие моющие средства премиум-класса |
| Хелатирующие агенты и наполнители | Регулировка концентрации ионов кальция и магния | STPP, ЭДТА, цитрат, глюконат, полиакрилаты, цеолит | Порошковые и жидкие моющие средства |
| Вещества, препятствующие повторному отложению | Не допускайте попадания удалённой почвы на ткань | CMC-Na, HPMC, HEMC, PVA, PVP | Средства для стирки |
| регуляторы pH | Обеспечить и стабилизировать щелочность | Силикат натрия, карбонат натрия | В основном порошковые моющие средства |
| Отбеливающие вещества | Окислять цветные и трудноудаляемые пятна | Гипохлорит натрия, перкарбонат натрия, перборат натрия | Отбеливающие чистящие средства и стиральные порошки |
| Флуоресцентные отбеливатели | Повысить визуальную белизну тканей | Флуоресцентные красители | Средства для стирки белого белья |
| Ферменты | Удаляет пятна от белка, жира и крахмала | Ферментные системы моющих средств | Порошковые и жидкие моющие средства для стирки |
| Наполнители | Улучшить сыпучесть порошка и сбалансировать его состав | Сульфат натрия | Порошковые моющие средства |
| Гидротропы и солюбилизаторы | Повысить растворимость и прозрачность | этанол, мочевина, полиэтиленгликоль, толуолсульфонаты | Концентрированные жидкие моющие средства |
| Смягчители и антистатические средства | Улучшить тактильные ощущения от ткани и уменьшить статическое электричество | Катионные и амфотерные поверхностно-активные вещества | Моющие средства для ухода за тканями |
| Бактериостатические средства | Обеспечение контроля запахов и гигиены | Антимикробные системы для конкретных продуктов | Избранные средства для стирки в холодной воде |
| Растворители | Способствует удалению жирных загрязнений и равномерному распределению ингредиентов | Спирты, эфиры, эфирные масла, сосновое масло | Жидкие и неводные моющие средства |
Наличие того или иного ингредиента не означает, что моющее средство автоматически становится лучше. Его эффективность зависит от концентрации, совместимости, формы выпуска, температуры стирки, жесткости воды, типа пятна и материала, с которого удаляется загрязнение.
Поверхностно-активные вещества — основной двигатель очистки
Поверхностно-активные вещества составляют основу большинства формул моющих средств. Их молекулярная структура позволяет им взаимодействовать как с водой, так и с маслянистыми загрязнениями. Это способствует тому, что моющий раствор смачивает поверхность, отделяет грязь от основания и диспергирует удаляемый материал.
При разработке рецептур моющих средств особое значение имеют три группы поверхностно-активных веществ.
Анионные поверхностно-активные вещества
Анионные поверхностно-активные вещества широко используются там, где требуется высокая моющая способность и образование заметной пены. К типичным примерам относятся линейный алкилбензолсульфонат (LAS), спиртовый эфирсульфат (AES) и альфа-олефинсульфонат (AOS).
Эти средства эффективно удаляют твердые частицы и масляные загрязнения. Их высокая пенообразующая способность также соответствует ожиданиям потребителей в отношении средств для мытья посуды вручную и некоторых универсальных чистящих средств.
Ограничением является то, что анионные поверхностно-активные вещества могут быть более чувствительны к ионам жесткой воды. Кальций и магний могут снижать эффективность очистки или влиять на внешний вид моющего раствора. Поэтому, когда анионные поверхностно-активные вещества составляют основную часть моющей смеси, важно использовать подходящий наполнитель или хелатирующую систему.
Неионогенные поверхностно-активные вещества
Неионогенные поверхностно-активные вещества, как правило, обеспечивают эффективное удаление масляных загрязнений и обладают повышенной устойчивостью к жесткой воде. Типичным примером являются спиртовые этоксилаты, часто обозначаемые аббревиатурой AEO.
Поскольку неионогенные поверхностно-активные вещества не обладают таким же электрическим зарядом, как анионные вещества, они сохраняют свою эффективность в условиях, при которых эффективность некоторых заряженных поверхностно-активных веществ снижается. Их часто используют в концентрированных стиральных порошках, жидких моющих средствах и составах, предназначенных для удаления жира.
Их пенообразующие свойства могут отличаться от свойств анионных поверхностно-активных веществ. Это не обязательно является недостатком. При машинной стирке избыточная пена может затруднять полоскание или механическое воздействие, поэтому идеальная формула должна соответствовать предполагаемому процессу стирки.
Амфотерные поверхностно-активные вещества
Амфотерные поверхностно-активные вещества способствуют очистке, одновременно улучшая сбалансированность состава, мягкость и тактильные ощущения от выстиранных тканей. В жидких моющих средствах премиум-класса их часто сочетают с другими поверхностно-активными веществами, а не используют в качестве единственного моющего компонента.
Их роль особенно важна в тех случаях, когда моющее средство должно сочетать в себе приемлемую моющую способность с улучшенными эксплуатационными характеристиками или более приятными тактильными свойствами ткани. Конечный результат по-прежнему зависит от общей системы поверхностно-активных веществ и используемых пропорций.
Почему в моющих средствах часто используются смеси поверхностно-активных веществ
Одно-единственное поверхностно-активное вещество редко обеспечивает оптимальный результат во всех случаях. Оно может хорошо очищать, но при этом плохо работать в условиях жесткой воды. Другое вещество может эффективно удалять масляные загрязнения, но при этом давать неподходящий профиль пены.
Сочетание совместимых поверхностно-активных веществ позволяет компенсировать эти недостатки. Например, смесь анионных и неионных веществ позволяет сочетать высокую моющую способность, эффективное удаление жира и улучшенную устойчивость к жесткой воде. Амфотерные поверхностно-активные вещества можно добавлять в состав, если требуется придать коже более мягкое ощущение после применения.
Оптимизированные смеси могут снижать поверхностное натяжение более эффективно, чем отдельное поверхностно-активное вещество. Кроме того, они могут достигать стадии образования мицелл при более низкой общей концентрации. Этот момент описывается критическая концентрация мицелл, которое обычно сокращают как CMC.
Не каждая смесь автоматически обладает синергетическим эффектом. Эффективность зависит от структуры поверхностно-активного вещества, соотношения компонентов, уровня электролитов, температуры, pH и других ингредиентов в составе. Поэтому смесь следует оценивать как целостную систему, а не судить о ней, исходя только из свойств отдельных исходных материалов.
Почему поверхностно-активные вещества нуждаются в моющих добавках
Многие вспомогательные вещества в моющих средствах обладают незначительной моющей способностью при использовании в одиночку. Их ценность заключается в том, что они способствуют более эффективной работе системы поверхностно-активных веществ.
Они могут смягчать жесткую воду, стабилизировать уровень pH, улучшать суспензию грязи, предотвращать повторное осаждение, регулировать вязкость, повышать растворимость ингредиентов, способствовать стабильности пены или обеспечивать определенный эффект по уходу за тканью.
Эти компоненты также влияют на коммерческие свойства моющего средства. Текучесть, прозрачность, способность сохранять аромат, цвет, плотность порошка, сыпучесть и стабильность при хранении — все эти факторы определяют, насколько готовый продукт целесообразно производить и удобно использовать.
По этой причине моющее средство следует рассматривать как функциональную систему, а не как смесь не связанных между собой компонентов.
Строительные материалы и хелатирующие вещества позволяют бороться с жесткостью воды
Жесткая вода содержит ионы кальция и магния, которые могут снижать моющую способность. Усилители моющей способности и хелатирующие агенты связывают или нейтрализуют эти ионы, позволяя поверхностно-активным веществам сохранять свою моющую способность.
Фосфатные наполнители
Фосфатные соли традиционно используются в качестве наполнителей для моющих средств. К ним относятся, например, тринатрийфосфат, триполифосфат натрия (STPP) и пирофосфат тетракалия.
STPP эффективен, поскольку образует водорастворимые комплексы с ионами, определяющими жесткость воды. Кроме того, он способствует поддержанию щелочности, улучшает моющие свойства и помогает сохранить физические свойства моющих порошков.
Традиционные синтетические стиральные порошки могут содержать значительную долю STPP. Однако фосфор, попадающий в воду, может способствовать обогащению питательными веществами и чрезмерному росту водорослей. Это может привести к потреблению растворенного кислорода и нарушению естественной способности водоема к самоочищению.
В связи с этим системы наполнителей с низким содержанием фосфатов и безфосфатные системы стали важными направлениями в разработке рецептур.
Альтернативы без фосфатов
В качестве возможных альтернатив можно назвать цитрат, глюконат, ЭДТА, НТА, соли полиакрилата и синтетический цеолит. Каждый из этих вариантов отличается собственным соотношением таких характеристик, как способность смягчать воду, растворимость, стоимость, совместимость, а также пригодность для производства порошковых или жидких форм.
Ни один из заменителей не способен полностью воспроизвести все функции STPP при любых условиях. Для достижения требуемых эксплуатационных характеристик в бесфосфатном моющем средстве может потребоваться сочетание хелатирующих агентов, полимеров, источников щелочности и диспергаторов.
Поэтому пакет наполнителей следует подбирать одновременно с системой поверхностно-активных веществ. Отдельный выбор наполнителей может привести к образованию осадка, снижению моющей способности, ухудшению сыпучести порошка или нестабильности жидких продуктов.
Вещества, препятствующие повторному осаждению, удерживают удаленную грязь в промывочной воде
Удаление загрязнений с ткани — это лишь часть процесса стирки. После того как загрязнения отрываются от ткани, они должны оставаться во взвешенном состоянии до тех пор, пока вода не будет слита.
Без эффективного механизма суспендирования рассеянные загрязнения могут вновь попасть на ткань и оседать на волокнах. Этот процесс называется повторным осаждением загрязнений. Повторное осаждение может привести к тому, что ткань будет выглядеть серой, даже если моющее средство образует обильную пену.
Роль CMC-Na в моющих средствах
Карбоксиметилцеллюлоза натрия, обозначаемая как CMC-Na или целлюлозная камедь, является важным ингибитором повторного отложения в средствах для стирки.
CMC-Na может адсорбироваться на поверхности тканей и частиц грязи. Возникающие в результате отрицательные заряды вызывают отталкивание между двумя поверхностями, что затрудняет повторное прилипание удаленной грязи к ткани.
В традиционной рецептуре моющего средства в качестве ориентировочного диапазона может использоваться примерно 1%–2% CMC-Na. Это не является универсальной дозировкой. На требуемое количество влияют такие факторы, как молекулярная масса полимера, степень полимеризации, степень замещения, концентрация поверхностно-активного вещества, тип ткани и целевая вязкость.
Помимо предотвращения повторного осаждения, CMC-Na может способствовать загущению, диспергированию, эмульгированию, суспендированию и стабильности пены. Его пленкообразующие и связующие свойства также могут способствовать равномерному распределению состава по поверхности текстиля.
Готовый продукт по-прежнему требует проверки на совместимость с тканями и на безопасность. Полимер не способен компенсировать чрезмерно агрессивное поверхностно-активное вещество или отбеливающую систему.
Два значения термина «CMC»
Аббревиатура CMC имеет два разных значения в технологии производства моющих средств:
- CMC-Na имеется в виду карбоксиметилцеллюлоза натрия — полимер, полученный из целлюлозы.
- Критическая концентрация мицелл означает концентрацию поверхностно-активного вещества, при которой начинают образовываться мицеллы.
Эти понятия не связаны между собой. Использование полного термина при первом упоминании позволяет избежать путаницы в технической документации и при обсуждении продуктов.
Другие полимеры, предотвращающие повторное осаждение
К другим материалам, рассматриваемым с точки зрения способности удерживать частицы в почвенной суспензии или предотвращать повторное осаждение, относятся: HPMC, HEMC, ПВА, ПВП, полиакриловая кислота и сополимеры акриловой и малеиновой кислот.
Их эффективность может зависеть от типа волокна и состава моющего средства. Хлопок, синтетические ткани, смешанные ткани и материалы с твёрдой поверхностью не всегда одинаково реагируют на один и тот же полимер.
Эффективная программа отбора проб должна предусматривать сравнение результатов первоначальной очистки, сохранности белизны после многократных стирок, суспензии загрязнений, внешнего вида раствора и остатков на выстиранном материале.
Роль целлюлозного эфира «Zhiwei» в рецептуре моющих средств
В компании «Zhiwei (Jinan) New Materials Co., Ltd.» мы проводим разграничение между очищающим действием, предотвращением повторного осаждения и регулированием реологических свойств. Эти функции могут взаимодействовать друг с другом, но они не являются взаимозаменяемыми.
CMC-Na широко используется в традиционных системах моющих средств для предотвращения повторного отложения. В качестве полимерных вспомогательных веществ также могут рассматриваться HPMC и HEMC. HEC чаще используется для проверки, когда требуется жидкое моющее средство регулировка вязкости, опора подвески, либо более плавную подачу жидкости.
Для жидкое моющее средство развитие, наше HEC 300, HEC 2K, HEC 6K, HEC 15K, и HEC 30K Эти классы обеспечивают практическую шкалу для оценки вязкости. Разработчик рецептуры может начать с класс с более низкой номинальной вязкостью чтобы получить легкий, легко разливаемый продукт и перейти к марки с более высокой вязкостью когда требуется более прочная конструкция кузова или подвески.
Один только номер модели не должен определять окончательный выбор. На результат могут повлиять такие факторы, как концентрация поверхностно-активного вещества, содержание соли, уровень pH, наличие отдушки, содержание растворителя, температура обработки, метод гидратации и желаемый внешний вид.
Поэтому мы рекомендуем провести испытания эфира целлюлозы в составе полной формулы. Оценка должна включать в себя определение вязкости после приготовления, вязкости после хранения, сыпучести, дисперсии, прозрачности или допустимой мутности, а также эксплуатационных характеристик при разведении, предусмотренном для данного применения.
HEC не следует представлять в качестве замены поверхностно-активного вещества, наполнителя, фермента, отбеливателя или комплекса, предотвращающего повторное отложение. Его основная ценность в данном контексте заключается в том, что он помогает жидкому продукту достичь требуемых реологических характеристик и физической стабильности.
Регуляторы pH способствуют очистке и стабильности состава
Многие моющие средства для стирки работают в щелочной среде, поскольку щелочность способствует удалению жирных загрязнений и усиливает действие определенных поверхностно-активных веществ и наполнителей.
Силикат натрия и карбонат натрия являются распространенными веществами, регулирующими уровень pH, в составе моющих средств.
Силикат натрия, также известный как жидкое стекло, способен обеспечивать щелочность и буферную способность. В щелочных порошковых системах он может способствовать поддержанию pH моющего раствора на уровне, близком к заданному, способствовать суспендированию и эмульгированию, стабилизировать пену и уменьшать повторное осаждение загрязнений.
При соблюдении надлежащих условий составления состава силикаты также могут способствовать защите от коррозии таких металлов, как железо, алюминий, медь и цинк.
Значение pH, близкое к 11, характерно для некоторых традиционных щелочных систем стирки, однако его не следует рассматривать как оптимальное значение для всех моющих средств. Жидкие средства, моющие средства для ручной стирки, средства по уходу за тканями и чистящие средства для деликатных материалов могут требовать иного диапазона значений pH.
Правильное значение pH — это тот уровень, при котором обеспечивается достаточная очищающая способность при одновременном сохранении стабильности ингредиентов, совместимости с упаковкой, безопасности для пользователя и защиты материалов.
Отбеливатели и оптические отбеливатели — это разные вещества
Отбеливатели и флуоресцентные отбеливатели могут придать ткани более чистый вид, но их действие основано на разных механизмах.
| Особенность | Отбеливающий агент | Флуоресцентный отбеливатель |
|---|---|---|
| Основное действие | Химически окисляет окрашенные вещества | Изменяет характер отражения и излучения света |
| Распространённые типы | Хлорный отбеливатель и кислородный отбеливатель | Флуоресцентные красители |
| Примеры | Гипохлорит натрия, перкарбонат натрия, перборат натрия | Стилбен и другие типы флуоресцентных отбеливателей |
| Основная проблема | Стабильность и совместимость материалов | Равномерное нанесение и совместимость с отбеливателем |
| Это средство удаляет пятна? | Способен удалять окисляемые пятна | Нет, это повышает визуальную белизну |
Хлорный отбеливатель
Гипохлорит натрия является сильным окислителем. Он обеспечивает эффективное отбеливание, но чувствителен к таким факторам, как свет, тепло, загрязнение тяжелыми металлами и значение pH.
Его высокая окислительная способность также вызывает опасения относительно совместимости. Перед применением гипохлорита натрия в готовом продукте необходимо провести оценку следующих компонентов: ароматизатора, красителя, поверхностно-активного вещества, полимера, упаковки и очищаемого материала.
Кислородный отбеливатель
Перкарбонат натрия и перборат натрия — это отбеливающие вещества на основе кислорода, которые обычно входят в состав порошковых моющих средств. Традиционные порошковые составы могут содержать их в относительно высоких концентрациях, иногда в широком диапазоне значений 10%–30%.
Этот диапазон не следует напрямую применять ко всем составам. Необходимое количество зависит от содержания активного кислорода, температуры стирки, условий хранения, типа пятна, влагобарьерных свойств упаковки и остальных компонентов моющего средства.
Флуоресцентные отбеливатели
Флуоресцентные отбеливатели поглощают ультрафиолетовое излучение и излучают видимый синий или сине-фиолетовый свет. Этот оптический эффект позволяет устранить желтоватый оттенок и сделать белые ткани более яркими.
Они не заменяют поверхностно-активные вещества, наполнители или отбеливатели, поскольку не удаляют загрязнения. Их эффективность зависит от сродства к волокнам, дисперсии, растворимости, равномерности осаждения и стабильности в присутствии других компонентов.
Ферменты воздействуют на конкретные компоненты пятен
Некоторые пятна содержат белки, жиры или крахмал, которые трудно удалить с помощью одних только поверхностно-активных веществ. Ферменты действуют как биологические катализаторы и расщепляют эти вещества на более мелкие соединения, лучше растворимые в воде.
Эффективная ферментная система моющего средства должна сохранять полезную активность в условиях, предусмотренных для стирки. К важным требованиям относятся:
- Активность в практическом диапазоне температур стирки, который обычно считается равным примерно от 10 °C до 60 °C.
- Эффективная работа моющего средства в щелочной среде.
- Совместимость с другими ферментами и компонентами рецептуры.
- Устойчивость к поверхностно-активным веществам, в частности к анионным поверхностно-активным веществам.
- Достаточная стабильность при хранении и использовании продукта.
Высокая начальная активность фермента не гарантирует успеха моющего средства. Активность может снизиться в процессе хранения, если фермент подвергается воздействию неподходящего значения pH, уровня влажности, системы поверхностно-активных веществ, окислителя или температуры.
Состав ферментов должен соответствовать предполагаемому типу загрязнения. Например, состав, предназначенный для удаления пищевого крахмала, предъявляет иные требования, чем состав, разработанный для удаления жирных или белковых пятен.
Наполнители, гидротропы и солюбилизаторы определяют форму продукта
Сульфат натрия в порошковом моющем средстве
Сульфат натрия широко используется в качестве наполнителя в порошковых моющих средствах. Традиционные рецептуры порошков могут содержать примерно от 20% до 40%, в зависимости от концентрации продукта и технологических требований.
То, что его называют наполнителем, не означает, что он не оказывает влияния на рецептуру. Сульфат натрия может влиять на сыпучесть порошка, гигроскопичность, сбалансированность состава, поведение поверхностно-активных веществ, стабильность дисперсии и себестоимость продукта.
Кроме того, это может снизить критическую мицеллярную концентрацию системы поверхностно-активных веществ. В данном предложении аббревиатура CMC означает «критическая мицеллярная концентрация», а не «карбоксиметилцеллюлоза».
Слишком большое количество наполнителя снижает долю активных компонентов. Слишком малое количество может вызвать проблемы с технологическим процессом, сыпучестью или затратами. Оптимальное количество зависит от того, является ли моющее средство обычным, концентрированным, компактным или предназначенным для конкретной системы дозирования.
Гидротропы в жидких моющих средствах
Концентрированные жидкие моющие средства могут содержать больше активного вещества, чем может легко вместить водная фаза. При взаимодействии поверхностно-активных веществ, отдушек, растворителей и солей в составе одного и того же средства могут наблюдаться помутнение, расслоение, кристаллизация или неполное растворение.
Гидротропы и солюбилизаторы способствуют более равномерному распределению ингредиентов и повышению прозрачности продукта. К ним относятся, например, этанол, мочевина, полиэтиленгликоль и соли толуолсульфоната.
Эти ингредиенты должны способствовать растворимости, не снижая при этом значительно очищающую способность. Их концентрация также должна быть сбалансирована с учетом вязкости, запаха, температуры вспышки, совместимости с упаковкой и стоимости.
П-толуолсульфонат натрия может дополнительно способствовать предотвращению слеживания в некоторых системах моющих средств.
Смягчители, антистатические вещества, бактериостатические вещества и растворители
После стирки на синтетических волокнах может накапливаться статическое электричество, а их текстура может стать неприятной на ощупь. Для придания антистатического и смягчающего эффектов в состав можно добавлять катионные или амфотерные поверхностно-активные вещества.
Эти материалы необходимо тщательно вводить в состав, поскольку формула уже содержит другие заряженные компоненты. Совместимость следует проверять посредством испытаний на хранение, испытаний на разбавление, оценки ткани, а также наблюдения за образованием осадка или ухудшением эксплуатационных характеристик.
Стирка в холодной воде может вызвать дополнительные проблемы, связанные с запахом и гигиеной. Поэтому в состав некоторых моющих средств входит бактериостатическая система. Активный ингредиент и его дозировка должны подбираться с учетом предполагаемого применения и целевого рынка, при этом необходимо опираться на результаты оценки безопасности и подтвержденные данные об эффективности продукта.
Растворители играют особенно важную роль в жидких и неводных моющих средствах. Они способствуют удалению масляных пятен, улучшают распределение компонентов и помогают составу смачивать поверхность. Спирты, эфиры, эфирные масла, сосновое масло и специальные растворители — вот примеры основных категорий растворителей, используемых в чистящих средствах.
Выбор растворителя влияет не только на моющую способность. Необходимо учитывать такие факторы, как запах, летучесть, совместимость с материалами, стабильность при хранении, условия работы персонала и упаковку.
Порошковые и жидкие моющие средства требуют различного состава ингредиентов
| Площадь рецептурного цеха | Порошковый моющий средство | Жидкое моющее средство |
|---|---|---|
| Система поверхностно-активных веществ | Часто встречаются комбинации анионных и неионных веществ | Можно использовать анионные, неионогенные и амфотерные смеси |
| Контроль жесткости воды | STPP, цеолит, карбонат, силикат и полимеры | Растворимые хелаторы и совместимые полимеры |
| Отбеливание | Кислородный отбеливатель проще ввести в состав | Обеспечить совместимость с «Блич» может оказаться сложнее |
| Структура продукта | Наполнитель, защита от комкования, сыпучесть порошка | Модификатор реологических свойств, гидротроп и баланс растворителей |
| Тест на ферментативную активность | Влажность и стабильность при хранении | Водостойкость и совместимость с поверхностно-активными веществами |
| Основной физический риск | Склеивание, плохая сыпучесть, расслоение | Разделение, помутнение, изменение вязкости |
| Роль целлюлозного полимера | Предотвращение повторного отложения и поддержка порошкового покрытия | Предотвращение повторного осаждения, поддержание взвешенного состояния и регулирование вязкости |
Порошковый моющий средство должно оставаться сухим, сыпучим и однородным по составу. Жидкое моющее средство должно оставаться жидким, однородным и стабильным, несмотря на то, что в его состав входят вода, поверхностно-активные вещества, соли, отдушки и другие функциональные компоненты.
Один и тот же ингредиент может вести себя по-разному в этих двух формах. Полимер, который легко диспергируется в порошковой смеси, может образовывать комки при добавлении непосредственно в концентрированную жидкость. Наполнитель, который хорошо работает в порошке, может обладать недостаточной растворимостью для прозрачного жидкого моющего средства.
Как ингредиенты взаимодействуют друг с другом во время стирки
В начале цикла стирки система поверхностно-активных веществ снижает межфазное натяжение и смачивает ткань. Масляные загрязнения эмульгируются, а твердые частицы грязи отрываются от поверхности.
Строительные компоненты и хелатирующие вещества регулируют концентрацию ионов, определяющих жесткость воды, чтобы поверхностно-активные вещества могли продолжать действовать. Щелочность способствует удалению определенных видов загрязнений, в то время как ферменты начинают расщеплять белковые, жировые или крахмальные компоненты.
Как только грязь отделяется от ткани, диспергаторы и полимеры, предотвращающие повторное осаждение, помогают удерживать её во взвешенном состоянии. Этот этап имеет решающее значение, поскольку в противном случае отделившаяся грязь может вновь осесть на волокнах.
Отбеливающие вещества воздействуют на окисляемые пятна, если это допускают состав средства и условия стирки. Флуоресцентные отбеливатели могут улучшить конечную визуальную белизну, а смягчающие или антистатические компоненты влияют на тактильные свойства ткани после полоскания и сушки.
Таким образом, эффективность, которую ощущает пользователь, является результатом ряда последовательных процессов. Недостатки на одном из этапов могут снизить эффективность всего моющего средства.
Краткое руководство по разработке практичной рецептуры моющего средства
Прежде чем приступить к выбору сырья, разработчик рецептуры должен четко определить характеристики продукта.
1. Выберите форму продукта
Определите, в какой форме будет выпускаться моющее средство: в виде порошка, стандартной жидкости, концентрированной жидкости, неводной жидкости или в иной форме. Этот выбор влияет практически на все последующие решения относительно ингредиентов.
2. Определить целевую почву
Бытовое средство для стирки, промышленное обезжиривающее средство, средство для стирки в холодной воде и жидкое средство для ухода за тканями не требуют одинакового набора поверхностно-активных веществ или ферментов.
3. Определить условия содержания в воде
Вопрос эффективности при жесткой воде следует учитывать на начальном этапе, а не исправлять его после того, как система поверхностно-активных веществ уже сформирована. Выбор наполнителя и хелатора может повлиять на моющую способность, прозрачность, количество остатков и стоимость.
4. Выберите вспомогательные полимеры
Выбирайте материалы, предотвращающие повторное осаждение и регулирующие реологические свойства, с учётом типа ткани, формата изделия, концентрации поверхностно-активного вещества и желаемой текучести. При использовании жидких составов сравнивайте несколько вариантов вязкости, а не исходите из того, что полимер с самой высокой вязкостью обеспечит наилучший результат.
5. Добавление дополнительных модулей производительности
Отбеливатели, флуоресцентные отбеливатели, ферменты, смягчители, антистатические вещества, бактериостатические системы и растворители следует добавлять только в том случае, если они способствуют достижению заявленных характеристик продукта.
6. Проверить готовую формулу
| Тестовая зона | Что следует оценить |
|---|---|
| Эффективность очистки | Удаление типовых загрязнений: масла, белка, крахмала и твердых частиц |
| Поведение в условиях жесткой воды | Моющая способность, осаждение, остаток и прозрачность |
| Предотвращение повторного отложения | Сохранение белизны и появление седины после многократных стирок |
| Вязкость | Начальная вязкость, изменение вязкости при хранении, сыпучесть и поведение при разбавлении |
| Пена | Образование пены, стойкость пены, поведение при ополаскивании и пригодность для машинной стирки |
| Физическая устойчивость | Разделение, осаждение, спекание, кристаллизация и изменение цвета |
| Стабильность ингредиентов | Ферментативная активность, устойчивость к воздействию отбеливателя, аромат и совместимость с полимерами |
| Совместимость материалов | Контакт с тканями, металлом, упаковкой и оборудованием |
| Термостабильность | Хранение при низких и повышенных температурах |
Препарат, который сразу после смешивания выглядит стабильным, может все же потерять свои свойства после циклов перепада температур или длительного хранения. Поэтому испытания на рабочие характеристики и испытания на стабильность следует проводить одновременно.
Распространенные ошибки при выборе ингредиентов для моющих средств
Одной из распространенных ошибок является использование высоты пены в качестве основного показателя эффективности очистки. Пена может влиять на восприятие пользователя, однако удаление жира, взвешивание загрязнений, промывка и устойчивость к жесткой воде дают более полное представление о результатах очистки.
Еще одна ошибка заключается в том, что люди ожидают, будто один ингредиент сможет решить не связанные между собой проблемы. Добавление большего количества поверхностно-активного вещества не приведет автоматически к предотвращению повторного осаждения грязи. Повышение вязкости полимера не может заменить подходящего будера. Увеличение количества отбеливателя не устранит нестабильность ферментной системы.
К традиционным эталонным процентным соотношениям также следует относиться с осторожностью. Содержание сульфата натрия, STPP, отбеливателя или CMC-Na, принятое в одном порошковом моющем средстве, может оказаться неподходящим для концентрированного жидкого средства или для другого процесса стирки.
Смешение понятий «карбоксиметилцеллюлоза» и «критическая мицеллярная концентрация» может привести к техническим недоразумениям. Первое — это полимерный моющий добавка; второе — свойство поверхностно-активного вещества.
Наконец, выбор эфира целлюлозы исключительно на основании его номинальной вязкости не учитывает остальные компоненты рецептуры. Соль, поверхностно-активное вещество, pH, растворитель, температура и способ гидратации могут повлиять на вязкость готового продукта.
Часто задаваемые вопросы
Что является основным компонентом моющего средства?
Поверхностно-активные вещества являются основными моющими компонентами. Вода, усилители моющей способности, наполнители или растворители могут составлять значительную часть рецептуры по весу, однако именно поверхностно-активные вещества обеспечивают основное смачивающее, эмульгирующее и очищающее действие.
Почему в моющих средствах требуется более одного поверхностно-активного вещества?
Различные поверхностно-активные вещества обладают разной эффективностью. Совместимая смесь может сочетать в себе высокую моющую способность, эффективность удаления жира, устойчивость к жесткой воде, контроль пенообразования и улучшенные тактильные ощущения при использовании продукта.
Какова роль CMC в моющих средствах?
CMC-Na помогает предотвратить повторное осаждение удалённых загрязнений на тканях. Кроме того, он может способствовать загущению, диспергированию, поддержанию суспензии и стабильности пены.
Является ли CMC в моющих средствах тем же, что и критическая концентрация мицелл?
№ CMC-Na — это карбоксиметилцеллюлоза натрия. Критическая концентрация мицелл — это концентрация поверхностно-активного вещества, при которой начинается образование мицелл.
Почему в состав стиральных порошков добавляют наполнители?
Кондиционеры регулируют содержание ионов кальция и магния, поддерживают щелочность, повышают эффективность поверхностно-активных веществ и способствуют контролю дисперсии грязи. Они играют особенно важную роль при использовании жесткой воды.
Нужны ли фосфаты в моющих средствах?
Фосфаты, такие как STPP, являются эффективными будерами, но они не являются единственным вариантом. В системах с низким содержанием фосфатов или без фосфатов можно использовать цитраты, глюконаты, полиакрилаты, хелатирующие агенты и цеолит.
В чём разница между отбеливателем и оптическим отбеливателем?
Отбеливатель химически окисляет цветные пятна. Оптический отбеливатель поглощает ультрафиолетовый свет и излучает видимый синий свет, благодаря чему ткань выглядит белее, хотя он и не удаляет загрязнения напрямую.
Почему в моющие средства добавляют ферменты?
Ферменты способствуют расщеплению сложных пятен от белков, жиров и крахмала на более мелкие соединения, которые легче удаляются во время стирки.
Какую роль играет сульфат натрия в стиральном порошке?
Сульфат натрия выступает в качестве наполнителя и технологической добавки. Он может влиять на сыпучесть порошка, сбалансированность состава, поведение поверхностно-активных веществ, диспергирование и себестоимость продукции.
Какой сорт Zhiwei HEC можно использовать в жидких моющих средствах?
Выбор зависит от требуемой вязкости и полного состава рецептуры. В компании Zhiwei мы можем провести отбор HEC 300, HEC 2K, HEC 6K, HEC 15K и HEC 30K в качестве исходных вариантов. Окончательный выбор требует проведения испытаний с использованием фактической системы, включающей поверхностно-активное вещество, соль, pH, отдушку и растворитель.
Заключение
Основными компонентами моющих средств являются поверхностно-активные вещества и вспомогательные вещества. Поверхностно-активные вещества выполняют основную работу по очистке, а наполнители, полимеры, регуляторы pH, отбеливатели, оптические отбеливатели, ферменты, наполнители, растворители и добавки для ухода за тканями делают этот процесс очистки более эффективным.
Успешная рецептура не обязательно содержит все доступные ингредиенты. Она содержит оптимальное сочетание ингредиентов, подходящее для конкретной формы выпуска продукта, условий стирки, типов загрязнений и требований к эффективности.
В компании «Zhiwei (Jinan) New Materials Co., Ltd.»., мы оказываем поддержку производителям моющих средств в подборе эфиров целлюлозы для обеспечения нужной вязкости жидких продуктов и их физической стабильности. Проводя отбор подходящих марок HEC в рамках полной рецептуры, мы помогаем найти оптимальный баланс между сыпучестью, способностью к суспендированию, внешним видом, технологическими характеристиками и сроком хранения.