استاندارد ملی 2040

سال تصویب: 1397

رشته: کمیته ملی استاندارد صنایع شیمیایی

موضوع: پودرهاي شوينده – پودرلباسشويي ماشيني – ويژگي ها و روش هاي آزمون

 

هدف دامنه کاربرد

 هدف از تدوین این استاندارد تعیین ویژگی ها، نمونه برداری، روشهای آزمون، بسته بندی و نشانه گذاری پودرهای لباسشویی ماشین می باشد. این نوع پودر برای شستشوی پارچه های سلولزی، الیاف مصنوعی و یا مخلوطی از آنها مناسب است. این استاندارد در مورد پودر صابون و پودر لباسشویی مخصوص البسه ابریشم طبیعی ، پشم طبیعی و مخلوط الیاف حیوانی و مصنوعی کاربرد ندارد.

 

مواد اولیه پودر لباس شویی

سورفاکتانتها

 مولكولهایی شامل دو قسمت هیدروفوب (آبگریز، نامحلول در آب) و هیدروفیل (آبدوست، محلول در آب ) هستند.این مولكولها دارای فعالیت بسیار بالایی در حد واسط بین هوا و آب یا روغن و آب می‌باشند.این مواد دارای نامهای متعددی از قبیل مواد فعال سطحی،دترجنتها و یا بطور ساده اكتیو می‌باشند.سورفاكتانتها كشش سطحی آب را كاهش داده و منجر به افزایش مرطوب شدن سطوح می‌شوند. سورفاكتانتها شل شدن و جداسازی چرك در طی شستشو و همچنین معلق سازی چرك را در محلول شستشو بر عهده دارند. چهار دسته عمده سورفاكتانتها عبارتند از :

• سورفاكتانتهای آنیونیك:

وقتی كه گروه قطبی كه از طریق پیوند كووالانسی به قسمت هیدروفوب سورفاكتانت متصل است دارای بار منفی باشد(R-CO2- ,R-SO4- ,R-SO3-)، سورفاكتانت آنیونیك نامیده می شود. مانند صابونها، آلكیل بنزن سولفونات هاو فتی الكل سولفاتها .

• سورفاكتانتهای كاتیونیك:

وقتی كه گروه قطبی كه از طریق پیوند كووالانسی به قسمت هیدروفوب سورفاكتانت متصل است دارای بار مثبت باشد (N+R1R2R3R4)، سورفاكتانت كاتیونیك نامیده می شود. مانند دی متیل دی استئاریل آمونیوم كلراید. سورفاكتانتهای كاتیونیك اغلب به عنوان نرم كننده پارچه و عوامل آنتی استاتیك كاربرد دارند.

• سورفاكتانتهای نانیونیك:

سورفاكتانتهای نانیونیك دارای گروه قطبی می باشند كه نمی تواند در محلول آبی یونیزه شود. قسمت هیدروفوب شامل زنجیر چرب و قسمت هیدروفیل شامل اتمهای غیر قابل یونیزه اكسیژن، نیتروژن یا سولفور است.حلالیت نتیجه تشكیل پیوند هیدروژنی بین آب و گروههای هیدروفیل مانند گروههای اتری پلی اكسی اتیلن می‌باشد. در این طبقه بندی بسیاری از مشتقات پلی اكسی اتیلن یا پلی اكسی پروپیلن و آلكانول آمیدها و آلكیل آمینهای اتوكسیله قرار می گیرد.

• سورفاكتانتهای آمفوتریك:

مولكولهایی هستند كه تشكیل یون دوقطبی می دهند.درpH پائین شبیه كاتیونیكها ودر pH بالا شبیه آنیونیكها عمل می‌كنند. در pH متوسط دارای دو بار مثبت و منفی هستند، یعنی ساختار یون دو قطبی پیدا می كنند. در این طبقه كوكو آمیدو پروپیل بتائین بیشترین كاربرد را داراست.

 

بیلدرها (سازنده ها)

 سازنده ها اجزای عمده پودر لباس شویی و مایعات شوینده را شامل شده و باعث افزایش كارایی شستشوی سورفاكتانتها می شوند.سازنده ها بایستی یونهای سختی آب محلول شستشو (كلسیم و منیزیم ) را غیر فعال كرده (قابلیت نرم كردن آب)واز واكنش آنها با سورفاكتانتها جلوگیری نمایند.

حذف یونهای سختی برای كارایی سورفاكتانت بویژه سورفاكتانتهای آنیونیك ضروری بوده و منجر به افزایش پاك كنندگی و همچنین كاهش ترسیب رسوبات معدنی بر روی پارچه و همچنین سطوح فلزی ماشین لباسشویی می گردد. سازنده ها همچنین منبع قلیائیت بوده و pH محلول شستشو را در حوالی ۱۰ بافری می نمایند.سازنده ها بایستی پایداری انبارش عوامل بلیچ ، اكتیواتور و آنزیم ها را تضمین نمایند. بعضی از سازنده ها همچنین به عنوان ممانعت كننده خوردگی عمل كرده واز خوردگی سطوح فلزی ماشین در حین شستشو جلوگیری می‌نمایند. سازنده ها بایستی توانایی جذب سورفاكتانتهای نانیونیك را داشته و پودرهایی با ریزش مناسب ایجاد نمایند.علاوه بر خواص بالا ، سازنده ها در افزایش پاك كنندگی نقش دارند. مهمترین سازنده ها كه در صنایع شوینده مصرف دارند عبارتند از:

• سدیم تری پلی فسفات(STPP ):‍

یكی از سازنده های مهم در صنایع شوینده محسوب شده كه دارای خواص زیر است:
STPP جز عوامل كمپلكس كننده و شلاته كننده محسوب می شود و به دلیل تشكیل كمپلكس محلول با یونهای سختی آب (كلسیم و منیزیم ) باعث نرم شدن آب می شود . عملكرد دیگر STPP كاهش پیوند فیزیكی و شیمیایی بین چرك و پارچه است. STPP هچنین منبع ایجاد قلیائیت بوده ولی خاصیت بافری آن (حفظ قلیائیت )در مقایسه باکربنات سدیم و سیلیکات سدیم كمتر است.علاوه بر آن STPP باعث دیسپرس شدن چرك و جلوگیری از نشست مجدد آن بر روی پارچه می شود.

• فسفوناتها:

نمكهای سدیمی فسفونیك اسیدهای آلی هستند كه دارای چندین گروه فسفوناتی بوده و عوامل كمپلكسه كننده موثری می باشند. آنها ممانعت كننده رشد كریستالی و تشكیل رسوبات نمكهای نامحلول بوده وذرات چرك را پراكنده می سازند .بدلیل خواص شلاته كنندگی مناسب، این دسته از مواد یونهای فلزات سنگین مانند مس ،منگنز، آهن را كمپلكس می كنند و در نتیجه بلیچ های اكسیژن دار را در محصولات پودری پایدار می نمایند. در محصولات مایع فسفوناتها جهت لكه بری لكه هایی مانند چای، قهوه، میوه برای جبران عدم حضور بلیچ بكار گرفته می شود.

سیلیكاتها:

سیلیکات سدیم منبع قلیائیت ،عامل بافری و همچنین دارای خواص ضد خوردگی می باشند. این سازنده ها در فرمولاسیونهایی كه نیاز به قلیائیت بالا و همچنین حفظ این قلیائیت باشد بكار می روند. علاوه بر این، به علت ایجاد لایه سیلیكاتی بر روی سطوح فلزی ماشین ، از خوردگی آنها جلوگیری می نمایند.

سدیم آلومیناسیلیكاتها (زئولیت):

زئولیتها بویژه زئولیت A به عنوان جایگزین سدیم تری پلی فسفات در دنیا متداول شده است .این دسته از مواد یونهای كلسیم را از طریق تبادل یونی از محلول شستشو حذف می كنند و بدین طریق یكی از عوامل نرم كننده آب محسوب می شوند. با توجه به مشخصات زئولیت، نیاز به حضور سازنده های دیگر برای رسیدن به افزایش كارایی ضروری است.زئولیتها توانایی جذب سورفاكتانتهای نانیونیك را داشته و پودرهایی با ریزش مناسب ایجاد می نمایند.

كربناتها/كربوكسیلاتها:

• كربناتهای معدنی
  کربنات سدیم ( سودا اش) یونهای سختی آب (كلسیم و منیزیم )را به صورت ترسیبی از محلول شستشو حذف می كند در نتیجه به عنوان عامل نرم كننده آب مطرح است. این رسوبات كربناتی منجر به ایجاد لایه بر روی قطعات فلزی ماشین و همچنین پارچه می شود ، بنابراین برای كاهش وپراكنده كردن این رسوبات از دیسپرس كننده های كربوكسیلاتی استفاده می نمایند. سدیم كربنات همچنین منبع قلیائیت بالا بوده و قابلیت بافری كردن محلول شستشو(حفظ pH )را بر عهده دارند. از دیگرموارد استفاده از سدیم كربنات می توان به خنثی سازی اسیدهای ایجاد كننده اكتیو آنیونیك در فرمولاسیونها اشاره نمود.

كربوكسیلاتهای آلی

• كربوكسیلاتهای مونومری:
  صابونها ، یعنی نمكهای سدیمی كربوكسیلیك اسیدهای زنجیر طولانی ، یونهای سختی آب (كلسیم و منیزیم ) را بوسیله ترسیب كاهش می دهند. رسوب كلسیمی صابون درصورت ایجاد ، باعث افزایش پوشش(لایه) روی پارچه شده در نتیجه منجر به زرد شدن پارچه های سفید می شود. بنابراین صابون در كنار سازنده های قوی كاهش دهنده یونهای سختی آب (كلسیم و منیزیم ) مورد استفاده قرارمی گیرد.امروزه صابون به عنوان كنترل كننده كف سورفاكتانتها در ماشینهای لباسشویی بكار می رود.
• اسیدهای هیدرو كربوكسیلیك:
  این اسیدها بدلیل قیمت بالامصرف محدودی دارند. سدیم سیترات( نمك تری سدیمی سیتریك اسید) عامل كمپلكس كننده متوسطی برای كلسیم ومنیزیم می باشد.این ماده به دلیل پایداری دربرابر هیدرولیز شدن معمولاً به عنوان جایگزین STPP در مایعات لباسشویی بكار می رود. همچنین در فرمولاسیون پودرهای شوینده بدلیل حلالیت ودیسپرس شدن كاربرد دارد. از اسیدهای هیدرو كربوكسیلیك متداول دیگر می توان از گلوكونیك اسید و تارتاریك اسید نام برد.
• آمینو كربوكسیلیك اسیدها:
  نمك تترا سدیمی اتیلن دی آمین تترا استات (E.D.T.A) شلاته كننده قوی كلسیم ومنیزیم است.علاوه بر آن E.D.T.A میزان یونهای فلزات سنگین را در پودر ومحلول شستشو كاهش داده وباعث پایداری بلیچ اكسیژن دار می شود.

• كربوكسیلاتهای پلیمری:
  افزایش در تعداد گروههای كربوكسیلاتی به ازاء یك مولكول توانایی شلاته كردن(كمپلكس كردن) كلسیم را افزایش می دهد. بنابراین، نمكهای سدیمی پلی آكریلیك اسیدو مالئیك اسید خواص نرم كنندگی خوبی نشان میدهندولی بدلیل گران بودن مصرف كمتری دارند.امروزه پلی كربوكسیلاتها بطور عمده بدلیل خواص دیسپرس كنندگی ذرات چرك و رسوبات (نمكهای معدنی نامحلول) جهت كاهش نشست روی پارچه بكار می رود.

• اجزاء کمکی

سورفاكتانتها و سازنده ها دو جزء عمده فرمولاسیونهای دترجنتها هستند. اجزاء متعدد دیگری برای كاربردهای خاص (برای مثال بلیچ، اپتیكال برایتنر، آنزیم، عوامل ضد نشست و تنظیم كننده كف) یا برای افزایش جذابیت محصول در نظر مشتری (رنگ و اسانس) به فرمولاسیون اضافه می شوند. 

سیستمهای بلیچ:

• اجزاء بلیچ:

تركیباتی هستند كه می توانند پارچه را تمیز، سفیدو درخشان نمایند و لكه ها راحذف كنند.هر دو نوع بلیچ اكسیژن دار و كلر دار در محصولات خانگی لباسشویی مورداستفاده قرار می گیرد.سورفاكتانتها و آنزیم ها كه در فرمولاسیونها استفاده می شود لكه های چربی و پروتئینی را از البسه حذف می كند. برای حذف لكه هایی مانند چای ، شكلات، قهوه ، آب میوه ،كلروفیل گیاهان ، خردل، كاری ،سسها،گوجه فرنگی ، هویج ،رنگهای استفاده شده در مواد آرایشی ،رنگ مو كه بر روی البسه خانگی موجود است از بلیچ (لكه بر ) استفاده می شود. بنابراین عوامل بلیچ ، لكه های موجود بر روی پارچه را اكسید و بی رنگ می نمایند.انواع متداول بلیچ اكسیژن دار مصرفی در پودرهای شوینده ،سدیم پربورات مونو هیدرات، سدیم پربورات تترا هیدرات و سدیم پر كربنات می باشد . این تركیبات بواسطه هیدرولیز در محیط قلیایی آبی، هیدروژن پروكسید را بداخل محلول شستشو وارد می نمایند. البته هیدروژن پروكسید زمانی عامل بلیچ كننده موثری است كه یا دمای شستشو ویا pH بالا باشد یااینکه زمان شستشو و غوطه وری طولانی باشد .دمای شستشو به میزان حداقل ۶۰ درجه سانتیگراد برای كارایی موثر هیدروژن پروكسید لازم است ، بنابراین در مناطقی كه دمای شستشو و زمان چرخه شستشو پایینتر است كارایی هیدروژن پروكسید(یا قدرت لكه بری) شدیداً افت می كند.این نقص بوسیله استفاده از فعال كننده های بلیچ (اكتیواتور) مرتفع می شود. 

• فعال كننده بلیچ(اكتیواتور):

تركیبات آلی هستند كه با بلیچ اكسیژن دار واكنش می كنند و باعث می شوند بلیچ اكسیژن دار حتی در دماهای پائین شستشو قدرت لكه بری داشته باشد(دماهای پائین تر از ۶۰ درجه سانتیگراد).یكی از متداولترین فعال كننده های بلیچ ،T.A.E.D یا تترا استیل اتیلن دی آمین است.

اپتیكال برایتنرها(عوامل سفید كننده فلوئورسنت):

این مواد در پودر لباس شویی بطور چشمگیری سفید كنندگی و درخشندگی البسه را در طی شستشو افزایش می دهند. البسه شسته شده حتی وقتی كاملاً تمیز باشند كمی ته رنگ زرد دارند، در نتیجه استفاده از عوامل سفید كننده فلوئورسنت،به علت ایجاد هاله آبی بر روی البسه ، رنگ زرد پوشانیده شده(آبی مكمل زرد است) والبسه سفیدتر و درخشانتر به نظر می رسند.

آنزیم ها:

آنزیمها مولكولهای پروتئینی می باشند كه بدلیل داشتن ماهیت كاتالیكی می توانند بسیاری از لكه های پروتئینی و چربی ونشاسته ای را كه در مقابل دترجنتها مقاومند تجزیه نمایند. آنزیمهای مورد مصرف در صنایع شوینده عبارتند از: 

• آنزیم پروتئاز: تجزیه لكه های پروتئینی مانندلكه های غذایی شیر، تخم مرغ، گیاهان، خون 
• آنزیم لیپاز: تجزیه لكه های چربی
• آنزیم آمیلاز: تجزیه لكه های نشاسته ای مانند مواد قندی
• آنزیم سلولاز:  تشكیل میكروفیبریلها (پرزها) روی سطوح پارچه ها در طی عمكرد مكانیكی ماشین، منجر به پخش نور شده وسطح پارچه در نظر بیننده ، ظاهری خاكستری پیدا می كند.این بدین معنی است كه رنگ پارچه ظاهر تیره ای به خود می گیرد.آنزیم سلولاز با حذف این پرزها از سطوح، وضوح اولیه رنگ را برمی گرداند. علاوه بر این ، آنزیم سلولاز قابلیت حذف لكه های خیلی عمیق موجود در الیاف را دارا می باشد.
  برای پایداری آنزیم ها در مایعات بویژه آنزیم پروتئاز،کارخانه های تولیدکننده معمولا از نمكهای بوریك اسید ،دی یا تری ال هاوآلكانول آمینها در فرمولاسیون شوینده های لباس استفاده می كنند.