همه ما با کلمه شوینده آشنا هستیم اما ممکن است با جزییات ماهیت مواد اولیه شوینده، انواع محصولات شوینده و کاربرد شوینده در مصارف صنعتی آشنا نباشیم. در این مقاله به طور مختصر موضوعاتی از جمله شیمی مواد شوینده، انواع مواد اولیه شوینده، مواد شوینده اسیدی، مواد شوینده بازی و انواع مواد شوینده صنعتی و کاربرد آنها بررسی شده است.
مواد شوینده چیست؟
شوینده یا detergent به موادی گفته می شود که به کمک سورفکتانت ها کاملا محلول در آب هستند و به عنوان تمیزکننده در مصارف مختلف صنعتی و خانگی کاربرد دارند. مواد اولیه شوینده منجر به حذف موثر آلودگی ها، چربی ها و چرک از سطوح مختلف مانند بدن، لباس، لوازم منزل، تجهیزات صنعتی و …. می شوند. نوع شوینده مصرفی وابسته به محل کاربرد آن است.
از منظر علم شیمی مواد شوینده به ترکیبی از سورفکتانت ها اطلاق می شود که به شکل محلول های رقیق در آب، تهیه می شوند. پایه اصلی بسیاری از ترکیبات شوینده سورفکتانت آنیونی آلکیل بنزن سولفونات است.
مواد اولیه شوینده دارای عملکرد مشابهی با صابون هستند با این تفاوت که توانایی انحلال پذیری مواد شوینده در آب سخت (حاوی یون های سنگین مانند کلسیم) بیشتر از صابون است. علت امر تمایل کمتر تشکیل پیوند میان سورفکتانت آنیونی سولفونات با کلسیم نسبت به آنیون کربوکسیلات است. در فرمولاسیون مواد شوینده معمولاً از موادی مثل سدیم لوریل اترسولفات ٬ تری اتانول آمین ٬ کوکامیدو پروپیل بتائین ٬ صابون ٬ پاک کننده های سنتزی مثل آلکیل سولفات ها ٬ آلکان سولفونات ها ٬ آلکیل آریل سولفونات ها ٬ سدیم لوریل سولفات ٬ سدیم دودسیل بنزن سولفونات به عنوان سورفکتانت یا شوینده اصلی استفاده می شوند. پربورات ها برای ویژگی سفیدکنندگی و رنگ بری اضافه می شوند. سیلیکات ها عامل قلیایی کننده هستند.
مواد شوینده پس از جذب بر روی سطوح مختلف با تشکیل مایسل و کاهش کشش سطحی به حذف موثر ذرات آلودگی کمک می کنند.
جذب بر روی سطوح است که به مولکول های شوینده ٬ اثراتی همچون کف کنندگی، مرطوب کنندگی ٬ امولسیون کنندگی ٬ پخش کنندگی (دیسپرس کنندگی) ذرات جامد و شویندگی را می دهد همچنین تشکیل مایسل خواص محلول و توده ایی مولکول های شوینده نظیر ویسکوزیته و حلالیت را ایجاد می کند.
سوالی که در اینجا پیش می آید این است که مایسل (micelle) چیست و چه نقشی در ایجاد شویندگی دارد؟ مایسل ها از تجمع کروی سورفکتانت ها در اطراف ذرات چربی بوجود می آیند. غلظتی از سورفکتانت ها که در آن غلظت مایسل تشکیل می شود CMC یا critical micelle concentration نامیده می شود. در ساختار مایسل قطب هیدروکربنی سورفکتانت ها به سمت هسته مایسل (ذرات آلودگی) و سر آب دوست آن به سمت حلال آب قرار می گیرد. اندازه مایسل یا تعداد سورفکتانت هایی که در ساختار مایسل شرکت میکند، عدد تجمعی نامیده می شود.
این مایسل ها بر دو خصوصیت مهم اثر می گذارند:
۱. حلالیت روغن ها و هیدروکربن های آبی در محلول های آبی.
۲. ویسکوزیته اندازه مایسل به وسیله عدد تجمع اندازه گیری می شود که این عدد بیانگر تعداد مولکول های ماده شوینده شرکت کرده در یک میسل است . چندین نکته جالب اول از همه اینکه بر خلاف انوع آنیونی و کاتیونی ٬ شوینده های غیریونی میسل های بسیار بزرگتری را تشکیل می دهند. ممکن است تصور کنید خواصی مانند ویسکوزیته یا حلالیت که به اندازه میسل وابسته است ٬ دلیلی بر وجود این میسل های بزرگ شوینده های غیریونی باشد. در عمل نیز همین طور است زیرا شوینده های غیریونی در حل کردن روغن های هیدروکربنی بسیار کارآمد هستند.
دومین نکته قابل توجه رفتار غیرعادی شوینده های غیریونی با تغییرات دمایی می باشد. در شوینده های قطبی ٬ افزایش دما به دلیل افزایش دادن انرژی جنبشی مولکول ها ٬ تمایل آن ها جهت تجمع و متراکم شدن را کاهش می دهد.
خصلت اصلی یک شوینده این است که تجمع آن در سطح مایعات بیشتر از درون مایع است. این پدیده جذب نام دارد و در سطوح مابین مایع – جامد ٬ مایع – مایع و هوا–مایع ایجاد می شود.
مولکول شوینده به صورت یک زنجیره آب گریز (hydrophobic chains) طویل و یک سر کوچک آبدوست (hydrophilic head group) مشخص گردیده که در جهت های مختلفی می تواند قرار گیرد. جذب مواد شوینده در سطح بین مایع هوا تغییراتی فیزیکی در مایع ایجاد می کند که هرچه مقدار این مولکول ها (تا حد پوشیده شدن کامل سطح) افزایش یابد، میزان این تغییرات نیز زیادتر خواهد شد.
انواع مواد شوینده
به زبان ساده مواد شوینده شامل مواردی از جمله صابون، مایع ظرفشویی، مایع لبایشویی، مایع دستشویی، پودر ماشین لباسشویی و شامپو است.
انواع مواد اولیه شوینده صنعتی
مواد شوینده صنعتی به دلیل بهره مندی از قدرت پاک کنندگی بالا به حذف بهتر انواع آلودگی ها، چربی ها از سطوح مختلف در عملیات نظافت و شستشوی استفاده می شوند. این مواد هنگام اضافه شدن به سیستم نظافتی بخشی از انرژی مورد نیاز برای شکست پیوند بین ذرات آلودگی و سطح را تامین کرده بنابراین با کاهش انرژی کل مورد نیاز برای حذف آلودگی به انجام سریع تر و باکیفیت تر عملیات نظافت و شستشو کمک می نمایند.
با توجه به تنوع آلودگی ها و تفاوت نیازمندی های نظافتی در محیط های گوناگون، دست یابی به بالاترین کیفیت منوط به استفاده از مواد شوینده صنعتی تخصصی است. بر همین اساس مواد شوینده صنعتی از لحاظ ترکیب شیمیایی، میزان اسیدی یا بازی بودن، کاربرد، نحوه استعمال متفاوت می باشند.
1. مواد اسیدی
مواد شوینده اسیدی، قابلیت حذف انواع رسوبات آهکی و آلودگی های روغنی را دارا می باشد. از این ماده می توان در تمامی سطوح مقاوم در برابر اسید از جمله سطوح سرامیکی، کاشی و استیل استفاده کرد. مهم ترین کاربرد های این ماده شوینده استفاده در آشپزخانه ها و صنایع غذایی است.
این دسته از شوینده صنعتی به صورت کنستانتره ارائه می گردد و می توان آن را با توجه به نوع آلودگی با آب رقیق نمود. در این مواد از اسید بعنوان عامل اصلی پاک کنندگی استفاده می شود که قادر به حل نمودن رسوبات معدنی مانند کلسیم و منیزیم و همچنین رسوبات ناشی از سختی آب بر روی سطح ماشین آلات و تجهیزات صنعتی می باشد.
از شوینده های اسیدی همچنین می توان برای حذف زنگ، آلودگی های قلیایی، سیمان، گچ یا بتون استفاده نمود.
2. مواد قلیایی
شوینده های قلیایی با نام علمی شوینده های بر پایه هیدروکسید سدیم اصلی ترین گروه مواد شوینده صنعتی می باشند، که قادرند با چربی و روغن ترکیب شده و تشکیل صابون دهند و پروتئین را حل نمایند.
pH این دسته از مواد شوینده معمولا در دامنه ۹ تا ۵/۱۲ قرار دارد و این مواد به دلیل قلیائیت بالای خود خورنده هستند.
این قلیائیت بالا برای صابونی کردن چربی ها و خنثی سازی اسیدهای موجود در بسیاری از انواع آلودگی ها مهم می باشد.
این نوع شوینده ها غالبا در مواردی که نیاز به شوینده قوی می باشد مورد استفاده قرار می گیرد مانند:
حذف وکس ها، آلودگی های عمیق تجمع یافته، آلودگی های خشک شده و گریس و روغن حرارت دیده مورد استفاده قرار می گیرند .از موارد دیگر کاربرد مواد اولیه شوینده های قلیایی می توان به صنایع غذایی و محیط هایی همچون آشپزخانه های صنعتی، رستوران ها اشاره نمود. شوینده های قلیایی مقرون به صرفه بوده و با دامنه گسترده ای از تجهیزات نظافتی قابل کاربرد می باشند .انواع با کیفیت تر این شوینده ها دارای قابلیت کف کنندگی کمی می باشند.
از دیگر مواد شوینده می توان به مواد شوینده فعال سطحی یا چربی زدا اشاره کرد. این نوع شوینده ها از مواد فعال سطحی مانند کمپلکس های مولکونی تشکیل شده اند و در صورت اضافه شدن به آب، باعث کاهش کشش سطحی آب گردیده و تماس بین ذرات آلودگی و عامل پاک کننده را افزایش می دهند.
این مواد قادر به نفوذ درون چربی ها و هیدرولیز کردن آنها و تبدیل آنها به ذرات کوچکتری می باشند که راحت تر توسط آب از محیط حذف می گردند.
این مواد دارای اثر ضد میکروب، ضدقارچ، ضدجلبک و ضدباکتری (بایوساید) هستند و می توانند بعنوان ماده ضدعفونی کننده یا در ترکیب با مواد شوینده ضد عفونی کننده مورد استفاده قرار گیرند.
3. مواد ضدعفونی کننده
دسته مهم دیگری از مواد شوینده، شوینده ضدعفونی کننده است. این مواد دارای عامل ضدعفونی کننده همراه با عامل شوینده می باشند در نتیجه می توانند به طور همزمان سطوح را پاک و ضدعفونی نمایند. همچنین این مواد بعنوان مواد شوینده در آلودگی ها عمیق و محیط های حساس کاربرد دارند.
هنگام انتخاب یک شوینده مناسب بایستی مواردی مانند نوع آلودگی، جنس سطوح آلوده و روش نظافت (نظافت خانگی یا صنعتی) را در نظر گرفت.
خواص مواد شوینده با عملکرد مناسب شامل موارد زیر است:
- دارای قابلیت بالا در حذف سختی آب
- به هر نسبتی در آب حل می شود
- غیرسمی بودن و سازگار با محیط زیست (زیست تخریب پذیری)
- مقرون به صرفه بودن در مقایسه با رقبای داخلی و خارجی
- قابلیت ترکنندگی و نفوذ کنندگی بالا
- قابلیت چربی زدایی
- قابلیت حل کنندگی ذرات آلودگی
- قابلیت آب کشی مناسب
- قابلیت حذف زنگ و پوسته
کاربرد فسفونات ها در مواد شوینده
- فسفونات ها به عنوان یک عامل تقویت کننده کارایی مواد شوینده به کار می رود. استفاده از فسفونات ها در فرمول مواد شوینده دارای مزایای مختلفی از جمله موارد زیر است:
- کاربرد فسفونات ها فعالیت پروتئولیتیک و پایداری آنزیمهای پروتئاز در شویندههای مایع را به شدت بالا میبرد. این نوع عملکرد فسفوناتها توسط کمپانی Henkel Ag & Co. Kgaaتایید شده است.
- در صورتی که در فرمول شوینده ها از فسفونات ها استفاده شود ادعای عدم آسیب رسیدن به بدنه ماشین لباسشویی کاملا درست است. فسفونات ها به عنوان بازدارنده خوردگی شناخته شده اند.
- حذف لکه های سخت به راحتی امکان پذیر نیست، مگر با استفاده از نمک فسفونات ها . لکه های خون و چای لکه های سختی هستند.
- یک مشکل قدیمی برای محصولات سفیدکننده مایع (جذب آب و تخریب) با استفاده از نمک فسفونات ها HEDP تا حد زیادی کنترل می شود.
- بر خلاف EDTA، فسفونات ها نه تنها دارای خواص پیچیده هستند، بلکه کارایی آنها بر اساس پراکنگیشان (مهار رشد کریستال) است.
- متیلن فسفونات ها همچنین پایداری محصول را از طریق پیشگیری از تخریب کاتالیزوری سفید کننده ها (optical brightener)، معرفهای رنگی و اسانس ها (coloring agents, perfumes) را در حضور یون های فلزی، بهبود می بخشند.
در چند سال اخیر به دلیل شیوع انواع بیماری های ویروسی مانند آنفولاتزا، سارس ، کرونا و… شست و شوی منظم دستها، البسه و سطوح آلوده به منظور کاهش احتمال ابتلا به انواع بیماری های ویروسی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. از این رو طراحی یک محصول شوینده ضدعفونی کننده با اثر بخشی پاک کنندگی بالا در الویت است.
شرکت شیمیایی تصفیه با به کارگیری تیم تحقیقاتی مجرب و کارآمد در زمینه فرمولاسیون مواد اولیه شوینده قادر به تولید مایع لباسشویی خانگی و صنعتی با قدرت پاک کنندگی بالا، جهت حذف موثر ذرات آلودگی از سطوح البسه است. مواد اولیه شوینده فرموله شده در مجموعه تحقیقاتی شرکت شیمیایی تصفیه، علاوه بر قدرت پاک کنندگی بالا، قیمت مناسبی در مقایسه با رقبای داخلی و خارجی خود دارد.
- مواد اولیه شوینده فرموله شده در شرکت شیمیایی تصفیه دارای مواد تثبیت كننده رنگ است كه از بو و كم رنگ شدن پارچه و البسه پس از شستشوی مكرر جلوگیری می كند.
- حاوی آنزیم موثر جهت زدودن كرک ها و گره هایی كه معمولا در حین شستشوی در پارچه ایجاد می گردد در نتیجه تازگی پارچه پس از شستشوی مكرر حفظ می گردد.
- به منظور افزایش قدرت پاک کنندگی مواد شوینده، سری مححصولات Tachem سری 4000 طراحی شده است. این دسته از محصولات بر پایه فسفونات ها بوده و علاوه بر افزایش موثر شویندگی در حذف لکه های سخت مانند چای، خون و … موثر است.
- ضد الكتريسيته ساكن كه مانع از جذب ذرات گرد و غبار مي گردد.
- دارای کف کنترل شده
- حاوی اسانس های خوشبو کننده البسه
- سازگار با محیط زیست
معایب پودر ماشین ظرفشویی
اول از همه باید بگوییم که شاید بهتر باشد دیگر پودر ماشین ظرفشویی را به فراموشی بسپارید چرا که پودر عملا یک فناوری منسوخ شده است که در برابر قرص ماشین ظرفشویی و ژل ماشین ظرفشویی هیچ عرصه ای برای عرض اندام ندارد و چندان هم زیاد تولید نمی شود. پودر ها چند ایراد اساسی هم دارند که نکته اصلی تک آنزیم بودن آن هاست که باعث می شود مجبور باشید از نمک ماشین ظرفشویی و جلادهنده ماشین ظرفشویی هم استفاده کنید.
در کنار این پودر ماشین ظرفشویی به دلیل آن که پودر است به راحتی با آب واکنش نشان می دهد و به همین دلیل اگر کوچک ترین رطوبتی ببیند امکان این که سریعا تبدیل به گلوله های پودری شده شود وجود دارد ضمنا در فرآیند شست وشو هم سریعا با آب ترکیب می شود و ممکن است که شویندگی لازم را نداشته باشد و لکههای چربی را روی ظرف باقی بگذارد. نکته منفی دیگری هم که در رابطه با پودر ماشین ظرفشویی وجود دارد آن است که نوع تقلبی آن در بازار زیاد بوده و ممکن است شما را به دردسر بیندازد.
در مقابل پودر ماشین ظرفشویی، قرص ماشین ظرفشویی یا در تکنولوژی جدید تر ژل ماشین ظرفشویی از آنزیم های مختلفی برخوردارند و در رایحه های متنوعی نیز تولید می شوند دقت داشته باشید که قرص و ژل از جلادهنده و نمک هم برخوردارند و اگر در زمینه براقی و جلا زیاد سخت گیر نیستید و همچنین سختی آب منطقه زندگی شما بالا نیست اصلا نیازی به استفاده ازجلا دهنده ماشین ظرفشویی و یا نمک ماشین ظرفشویی ندارید اما در مورد این که از ژل استفاده کنید یا قرص این مسئله بستگی به خودتان، نوع کاربردتان و تعداد ظرف هایتان دارد،
گاهی این قدر ظرف ها کم است که استفاده از قرص ماشین ظرفشویی به صرفه نیست و در واقع قرص را هدر می دهید در چنین شرایطی بهتر آن است که از ژل استفاده کنید اما اگر فکر می کنید که تعداد ظرف های کثیف به اندازه ای است که از قرص استفاده کنید این کار را بکنید. حذف موثر لکه های چربی یکی از مهمترین ویژگی های ژل یا قرص ماشین ظرفشویی است.
یکی دیگر از موارد استفاده از فسفونات ها، استفاده از این ترکیبات در فرمول قرص و ژل مایع ظرفشویی است. فسفونات ها علاوه بر حذف موثر لکه های چربی از ظروف، در صورتی که در فرمول شوینده ها استفاده شود، ادعای عدم آسیب رسیدن به بدنه ماشین لباسشویی کاملا درست است. همچنین فسفونات ها به عنوان بازدارنده خوردگی شناخته شده اند. کاربرد و فروش سری محصولات Tachem سری 4000 بر پایه فسفونات به بسیاری از شرکت های تولیدکننده نامی و بزرگ مواد شوینده، یکی از افتخارات شرکت های تولید کننده مواد اولیه شوینده از جمله شیمیایی تصفیه که است.
