ترکیب سورفکتانت در شوینده ها و در فرمولاسیون آن ها یک استراتژی کلیدی برای بهینه سازی عملکرد، کاهش هزینه ها و بهبود سازگاری با پوست یا محیط است.
سورفکتانت ماده ای است که با کاهش کشش سطحی بین دو فاز مایع-گاز، مایع-مایع یا مایع-جامد، نقش مهمی در پایداری و عملکرد سیستم های مختلف ایفا می‌کند. این ترکیبات آمفیفیلیک دارای یک بخش قطبی (آبدوست) و یک بخش غیرقطبی (آبگریز) هستند که به آن ها امکان می دهد در سطح مشترک فازها تجمع یافته و کشش سطحی را کاهش دهند. سورفکتانت ها در صنایع متنوعی از جمله دترجنت، آرایشی بهداشتی، دارویی، غذایی و نفت کاربرد دارند و به عنوان امولسیفایر، عامل کف‌کننده، مرطوب‌کننده و ضد رسوب استفاده می‌شوند. انواع اصلی آن ها شامل سورفکتانت های آنیونی، کاتیونی، غیریونی و آمفوتری است که هرکدام ویژگی‌های منحصر به فردی دارند.
در ادامه به جزئیات این ترکیبات، اهداف و مثال‌های کاربردی می پردازیم.
۱. اهداف ترکیب سورفکتانت ها
- افزایش قدرت پاک‌کنندگی: ترکیب سورفکتانت آنیونی و غیریونی برای حذف بهتر چربی ها.
- کاهش تحریک‌کنندگی پوست: جایگزینی بخشی از سورفکتانت های آنیونی (مثل SLS) با آمفوتری یا غیریونی.
- بهبود کف و پایداری آن: ترکیب سورفکتانت های کف زا (مثل SLES) با تثبیت‌کننده ها (مثل بتائین).
- مقاومت در آب سخت: استفاده از سورفکتانت غیریونی که تحت تأثیر یون‌های کلسیم و منیزیم قرار نمی گیرند.
- کاهش هزینه ها: جایگزینی بخشی از سورفکتانت های گران قیمت (مثل آمفوتری) با انواع ارزان تر نظیر LABSA.
۲. ترکیبات رایج در شوینده های مختلف
الف. مایع ظرفشویی
ترکیب پیشنهادی:
- SLES (آنیونی): ۵۰ تا ۶۰ درصد – به منظور کف زایی و پاک کنندگی اولیه.
- کوکامیدوپروپیل بتائین (آمفوتری): ۱۰ تا ۱۵ درصد به منظور کاهش تحریک پوست و تثبیت کف.
- فتی الکوهول اتوکسیلات (غیریونی): ۵ تا ۱۰ درصد به منظور پاک کنندگی چربی های سخت.
- نمک (سدیم کلراید): برای تنظیم ویسکوزیته.
نتیجه ترکیبات اعلام شده:
- کف غنی و پایدار حتی در حضور چربی های زیاد.
- ملایم تر برای پوست دست.
ب. پودر لباسشویی
ترکیب پیشنهادی:
- LABSA (آنیونی): ۲۰ تا ۳۰ درصد – به منظور پاک‌کنندگی قوی تر.
- نونیل فنول اتوکسیلات (غیریونی): ۵ تا ۱۰ درصد – به منشظور مقاومت در آب سخت.
- صابون (سدیم استئارات): ۲ تا ۵ درصد – به منظور جلوگیری از رسوب چربی روی پارچه.
- زئولیت یا سیترات: نرم‌کننده آب.
نتیجه ترکیبات اعلام شده:
- پاک کنندگی عالی حتی در آب سخت.
- کاهش باقی مانده چربی روی لباس.
» مطلب مرتبط: معرفی سورفکتانت های موجود در پودر و مایع لباسشویی
ج. شامپو
ترکیب پیشنهادی:
- SLES (آنیونی): ۴۰ تا ۵۰ درصد – به منظور ایجاد کف و پاک کنندگی بهتر.
- بتائین (آمفوتری): ۱۰ تا ۱۵ درصد – به منظور ملایم کنندگی.
- کوکامید DEA (غیریونی): ۳ تا ۵ درصد – به منظور افزایش غلظت و حالت‌دهی مو.
- پلی‌کواترنیوم-۱۰ (کاتیونی): ۱ تا ۲ درصد – به منظور نرم کنندگی و کاهش الکتریسیته ساکن.
نتیجه ترکیبات اعلام شده:
- کف لطیف و تمیزی عمیق بدون خشک کردن مو.
د. نرم‌کننده پارچه
ترکیب پیشنهادی:
- دیتالوو آمونیوم کلراید (کاتیونی): ۱۰ تا ۱۵ درصد – به منظور نرم‌کنندگی و ضد الکتریسیته کردن پارچه.
- پلی سیلیکون (غیریونی): ۲ تا ۵ درصد – به منظور افزایش لغزندگی پارچه.
- گلیسرین: مرطوب‌کنندگی.
نتیجه ترکیبات اعلام شده:
- پارچه‌های نرم و بدون چسبندگی.
۳. اثر سینرژی یا هم افزایی در ترکیبات
ترکیب سورفکتانت‌ها می‌تواند خاصیت سینرژی ایجاد کند، یعنی عملکرد ترکیب بهتر از مجموع عملکردهای جداگانه است. مثال:
- آنیونی + آمفوتری: بتائین باعث کاهش تحریک‌کنندگی SLES می شود. کف پایدارتری حتی در pH های مختلف ایجاد می کند.
- آنیونی + غیریونی: قدرت پاک کنندگی چربی ها تا ۵۰ درصد بهبود می یابد و کاهش رسوب در آب سخت ایجاد می شود.
۴. نکات فرمولاسیونی
– تعادل بارها: ترکیب سورفکتانت های کاتیونی و آنیونی ممکن است باعث رسوب شود مگر در فرمولاسیون های خاص.
– pH بهینه: سورفکتانت های آنیونی در pH قلیایی (۹-۱۱) بهتر عمل می کنند. آمفوتری ها نیز در pH خنثی (۶-۸) پایدارند.
– نسبت‌های معمول: در مایع ظرفشویی: نسبت ۳:۱:۱ است (آنیونی:آمفوتری:غیریونی).
– در شامپو: ۴:۱:۰.۵ (آنیونی:آمفوتری:کاتیونی).
۵. مثال عملی: فرمول پایه مایع دستشویی
موارد زیر یک فرمولاسیون آزمایشگاهی از مایع دستشویی را نشان می دهد که ترکیبی از سورفکتانت های مختلف با درصدهای مشخص است. اجزای اصلی و نقش آن‌ها و مواد تشکیل دهنده و عملکردشان به شرح زیر است:
۱. ماده SLES (28%) : حدود ۱۵ تا ۲۰ درصد
- سورفکتانت آنیونی اصلی برای ایجاد کف و پاک‌کنندگی است.
- غلظت ۲۸ درصد نشان دهنده فرم مایع رقیق‌شده SLES است.
» مطلب مرتبط: پلی الکترولیت چیست و انواع آن کدام است
۲. ماده CAPB (30%) : حدود ۵ تا ۸ درصد
- سورفکتانت آمفوتری برای کاهش تحریک‌کنندگی SLES و تثبیت کف است.
۳. ماده Cocamide DEA : حدود 2 تا 3 درصد
- سورفکتانت غیر یونی برای افزایش غلظت و بهبود پاک‌کنندگی چربی ها اضافه می شود.
۴. گلیسیرین : حدود ۱ تا ۲ درصد
- مرطوب کننده است و برای جلوگیری از خشکی پوست اضافه می شود.
۵. پروپیلن گلیکول : ۱ درصد
- حلال و برای بهبود اختلاط مواد افزوده می شود.
۶. اسید سیتریک
- تنظیم pH به محدوده ۶ که متعادل برای پوست است.
۷. نگهدارنده نظیر: مثل متیل ایزوتیازولینون: حدود ۰.۱ تا ۰.۵ درصد
- به منظور جلوگیری از رشد باکتری و قارچ در محصول.
۸. عطر و رنگ
افزودنی‌های اختیاری برای جذابیت محصول و مشتری پسند کردن آن.