Роль комплексообразователей в средствах бытовой химии


Комплексообразователи входят в состав большинства чистящих средств. Они позволяют связывать ионы тяжелых и щелочноземельных металлов – кальция, магния, меди, железа, ртути и, главным образом, отвечают за смягчение жесткости воды и за повышение эффективности стирки. Также комплексообразователи предотвращают отложение кальция и магния на деталях стиральной машины, позволяют избежать образования окрашенных налетов на ткани и предотвратить разложение пероксидных компонентов рецептур, которое может быть вызвано ионами металлов.

Также комплексообразователи предотвращают отложение кальция и магния на деталях стиральной машины, позволяют избежать образования окрашенных налетов на ткани и предотвратить разложение пероксидных компонентов рецептур, которое может быть вызвано ионами металлов. Таким образом, комплексообразователи являются высокоэффективными компонентами моющих средств, которые помогают значительно улучшить их очищающую способность. С другой стороны, комплексообразователи, традиционно используемые в бытовой химии, приводят к серьёзным экологическим последствиям и отрицательно сказываются на здоровье человека и состоянии окружающей среды.

До сегодняшнего дня производители средств для стирки использовали в основном традиционные комплексообразователи: фосфаты и цеолиты. Однако как те, так и другие вызывают серьезные опасения с точки зрения безопасности и экологичности их применения. Производство фосфатов связано с опасностью вызвать раковые заболевания, а также повреждение и воспаление легких, повреждение слизистых мембран. При попадании в водоемы, фосфаты вызывают массовое цветение водорослей, что приводит к уменьшению в воде кислорода и гибели многих гидробионтов. В ЕС уже отказались от использования фосфатов в бытовой химии, в России применение фосфатов разрешено до 2020 года. В качестве альтернативы вредоносным фосфатам, мировая гигиеническая наука выбрала следующее направление: замещение фосфатов цеолитами. Известные фирмы "Неnkеl" (Германия) и "P&G" (США) еще в начале 70-х г. разработали рецептуры моющих средств на базе цеолитов. Стиральные порошки на основе цеолитов считаются менее вредными для окружающей среды, однако они плохо выполаскиваются из ткани и могут быть причиной образования желто-бурых подтеков на белье после сушки. В цеолитных рецептурах повышена концентрация ПАВ. Как известно, ПАВ, особенно в повышенных концентрациях, неблагоприятно влияют на гидролипидную мантию кожи. Моющая способность цеолитных порошков ниже нормативных требований. Кроме того, они повреждают ткани и их окраску. Ещё одним недостатком цеолитных порошков является сверхнормативное содержание пыли. Стирают цеолитные порошки значительно хуже своих предшественников, и для улучшения качества стирки те же европейские производители разработали и активно предлагают "умягчители воды и усилители стирки с защитой для стиральных машин", которые более чем на 70% состоят все и тех же вредоносных фосфатов! Одним словом, производители ходят по кругу: им не удалось повысить ни экологичность стирки, ни ее эффективность, ни, тем более, оба эти показателя вместе.

ПОИСК АЛЬТЕРНАТИВЫ

Современными продуктами, которые без ущерба для окружающей среды сегодня могут заменить указанные выше комплесообразователи, являются силикаты/ метасиликаты натрия, способные в роли компонентов моющих средств решать сразу несколько задач (далее по тексту метасиликаты). Выпускаются метасиликаты в разных формах – порошкообразных и жидких. Мы рассмотрим основной продукт этой серии для синтетических моющих средств – комбинированные гранулы карбоната натрия с силикатами (безводный силикат натрия), который эффективно заменяет в рецептурах триполифосфат натрия. Субстанция представляет собой прозрачные белые гранулы (рН 12,4 -12,8), которые не пылят и не слипаются. Используется как чистящий продукт для пищевой промышленности, а также при автоматической мойке посуды, стирке белья и мойке транспортных средств. Срок хранения при комнатной температуре составляет 1 год.

Гранулы карбоната натрия с силикатами в составе чистящих и моющих средств обладают следующими преимуществами:
- быстро и эффективно связывают ионы кальция и магния (рис.1);
- быстро растворяются даже при низкой температуре с образованием растворимых полисиликатов, давая минимум нерастворимых веществ (рис.2);
- поддерживают щелочность и буферный эффект рецептур;
- снижают образование накипи;
- улучшают перевод загрязнений во взвесь;
- за счет диспергирующих свойств уменьшают потерю белизны белья;
- бережно воздействуют на волокна ткани, снижают истирание, берегут цвет ткани;
- безопасны для окружающей среды, т.к. представляют собой готовый растворимый материал, не вызывают образования слизи в сточных водах, не содержат органических составляющих, экосовместимы, работают при низких температурах (рис.2);
- экономичны. С продуктом легко работать: он добавляется на последней стадии процесса смешивания.
 

Рис. 1. Связывание ионов кальция и магния.


Рис. 2 Диспергирующая способность гранул карбоната натрия с метасиликатами



ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ

Эффективность продукта оценивали в сравнении с цеолитами. Были составлены три опытные рецептуры СМС (рис.3).
С помощью этих рецептур стирали стандартную белую ткань – 3 отреза белой гладкой хлопчатобумажной ткани 8х8 см и три отреза белой гладкой махровой ткани 8х8 см. Жесткость воды составляла 249.2 частей на миллион, СаСО3 (Са/Mg: 3/1). Ткань стирали 6 раз при температуре 60 и 900С, полоскали по 3 раза после каждого цикла стирки. Каждую испытываемую рецептуру брали из расчета 5 г/л. После проведения экспериментов оценивали образование налета на ткани, измеряя вес золы после обжига при 800°С. Также оценивали процент потери белизны ΔW , как эффект серого на белой хлопчатобумажной ткани, рассчитанный из зеленого и голубого трихроматического компонента
W= 3b-2a
ΔW = W (перед стиркой) – W (после стирки).
 

Рис. 3. Рецептуры моющих средств


Результаты экспериментов, представлены на Рис.4
Они показывают, что, по сравнению с цеолитами, силикаты не ухудшают моющую способность СМС и способствуют более длительному сохранению белизны при стирке. Моющая способность средств с гранулами карбоната натрия с силикатами ниже, чем средств с ТПФ, но выше, чем у средств с цеолитами.

Гранулы карбоната натрия с силикатами являются не только экологичной (продукт соответствует требованиям Ecolabel), но и экономически выгодной альтернативой ТПФ.

Таким образом, сегодня актуальным направлением исследований в области бытовой химии является поиск альтернативных комплексообразователей. Карбонат натрия с силикатами – это новый продукт на рынке, который соответствует всем требованиям европейского законодательства и подходит для создания экономичных рецептур, соответствующих "зеленым" требованиям рынка с хорошей моющей способностью, способных стирать при низких температурах. Он подходит для рецептур СМС , предназначенных для стирки белого и цветного белья и бережно относится к белизне и цвету, предотвращая переосаждение загрязнений и образование серого налета на волокнах ткани.


Рис. 4. Сравнительные исследования различных комплексообразователей.

Д.Е. Аввакумов, ООО "Элементоорганика", представитель в РФ компании HARKE CleanCare
журнал "Сырье и упаковка для парфюмерии, косметики и бытовой химии"