PRINCIPALELE COMPONENTE DIN DETERGENŢI ŞI ROLUL
ACESTORA
Detergenţii conţin următoarele componente:
- Până la 25 % substanţe superficial active care, de obicei, sunt amestecuri binare şi chiar
ternare de surfactanţi anionici (cel mai adesea liniar alchilbenzen sulfonat de sodiu şi săpun) şi
neionici (produse polietoxilate); în unele produse sunt prezenţi şi surfactanţii cationici;
- Până la 35 % tripolifosfat de sodiu, ca principal agent de condiţionare;
- Carbonat de sodiu, silicat de sodiu, sulfat de sodiu;
- Sisteme de albire chimică bazate pe perborat de sodiu cu sau fără activatori de albire;
- Agenţi de complexare (EDTA, copolimeri acrilici etc.);
- Albitori optici;
- Enzime, cel mai adesea proteaze, dar de cele mai multe ori, amestecuri de enzime;
- Alţi aditivi de detergenţă – polimeri cu funcţii specifice (de ex. polimeri care împiedică
migrarea culorii sau remurdărirea), antispumanţi, conservanţi, parfum, colorant etc.
1. AGENŢI DE CONDIŢIONARE
Alături de surfactant în compoziţiile detergente sunt prezente si alte componente, menite
să potenţeze proprietăţile de curăţare ale surfactanţilor, numite agenţi de condiţionare. În Europa,
încă din anii 1800, detergenţii conţineau pe lângă săpun, carbonat de sodiu, silicat de sodiu şi
chiar perborat de sodiu drept componente ajutătoare.
Agentul de condiţionare este un component care, adăugat într-un detergent, îi extinde şi
îmbunătăţeşte proprietăţile de curăţare. În 1960 Jones, Houdson şi Parke au definit curăţarea ca
fiind cantitatea netă de murdărie îndepărtată de pe substrat, adică murdăria totală îndepărtată din
care se scade murdăria redepusă. Sunt consideraţi agenţi de condiţionare numai componentele
care sunt implicate în ambele procese: spălare primară şi antiredepunere.
Primii agenţi de condiţionare au fost carbonatul şi silicatul de sodiu (1878 – “Bleichsoda”
în Germania), urmaţi la scurt timp de perboratul de sodiu (1907 – PERSIL Germania) şi fosfaţii
alcalini (1936 – PERSIL Germania).
Rolul principal al agenţilor de condiţionare este de a contracara efectele nefavorabile ale
cationilor ale cationilor polivalenti asupra procesului de detergenţă.
Prezenţa cationilor divalenţi Ca2+ şi Mg2+ în soluţia de spălare este defavorabilă
procesului de detergenţă deoarece:
1) Interacţionează cu sarcinile negative ale substratului şi murdăriei reducând
potenţialele electrice ale acestora. Astfel, îndepărtarea murdăriei este împiedicată iar
1
redepunerea favorizată, fenomene observate chiar în condiţiile utilizării unor surfactanţi
neionici din soluţia de spălare.
2) Acţionează ca liganzi între sarcinile negative ale substratului şi murdăriei favorizând
redepunerea sa, sau între grupele hidrofile negative ale surfactanţilor şi ale substratului sau
murdăriei, conducând la fixarea surfactanţilor cu părţile hidrofobe spre soluţie, ceea ce are ca
efect cresterea tensiunii interfaciale substrat-soluţie si/sau murdarie-soluţie. În consecinţă,
lucrul de adeziune creşte, iar udarea şi îndepărtarea murdăriei este împiedicată.
3) Se fixează pe suprafaţa particulelor solide din baie cauzând flocularea şi favorizând
redepunerea pe substrat, din cauza reducerii potenţialelor electrice (negative) ale acestora.
4) Pot precipita, la concentraţii mari, anionii surfactanţilor sau sărurile metalice,
favorizând depunerea pe substrat şi apariţia fenomenului de încrustare.
Agenţii de condiţionare pot fi complexanţi solubili în apă sau schimbători de ioni capabili
să lege cationii polivalenţi din soluţia de spălare prin formare de chelaţi, respectiv prin schimb
ionic.
În compoziţia detergenţilor, agenţii de condiţionare sunt componente obligatorii,
acţionând prin:
1) sechestrare şi precipitare a cationilor polivalenţi: tripolifosfat de sodiu, silicaţi
alcalini, carbonaţi alcalini, zeoliţi;
2) defloculare şi dispersare a murdăriei solide specifice: polifosfaţi, policarboxilaţi;
3) alcalinitate şi rol tampon: tripolifosfat de soldiu, silicaţi alcalini, carbonaţi alcalini.
Exemple de eliminare a ionilor de calciu prin utilizarea unor agenţi de condiţionare care
acţionează prin complexare (tripolifosfatul de sodiu – STPP) şi schimb ionic (Zeolit A).
2
Agenţii de condiţionare insolubili în apă, cum este zeolitul A, acţionează în procesul de
spălare prin schimb ionic, legând cationii polivalenţi, dar şi prin următoarele acţiuni specifice:
adsorbţia substanţelor dispersate la nivel molecular;
heterocoagularea pigmenţilor;
substrat de cristalizare pentru compuşii solubili.
Tripolifosfatul de sodiu este agentul de condiţionare cu cea mai complexă acţiune în
procesul de detergenţă, intervenind atât în etapa de îndepărtare cât şi de împiedicării a
redepunerii murdăriei.
Performanţele detergenţilor condiţionaţi cu zeolit de sodiu (Zeolit A) au fost îmbunătăţite
prin utilizarea unor aditivi organici numiţi şi co-agenţi de condiţionare sau co-builder-i.
Acţiunea acestora se datorează efectelor de transportor (carrier) şi de prag (threshold). Co-
agenţii de condiţionare sunt substanţe organice care, utilizate în cantităţi stoechimetrice,
îmbunătăţesc considerabil performanţele detergenţilor. Anumiţi agenţi de complexare, numiţi
transportori, prezenţi în soluţia de spălare, se adsorb pe suprafaţa depozitelor conţinând ioni de
calciu, leagă aceşti ioni şi se desorb, disociindu-se apoi în soluţie şi eliberând ionii de calciu care
astfel pot fi schimbaţi de zeolitul A. Agenţii de complexare acţionează chiar şi în cantităţi mici.
Agenţii transportori măresc viteza de dizolvare a sărurilor de calciu greu solubile, sub acţiunea
zeolitului A, la un nivel la care alfel ar fi necesare cantităţi mult mai mari de complexanţi
solubili în apă.
Mecanismul prin care acţionează un transportor este prezentat în diagrama următoare:
3
Aditivii organici de tipul fosfonaţilor sau al carboxilaţilor utilizaţi în cantităţi
stoechiometrice, acţionează în procesul de detergenţă prin efect de prag (thereshold). Efectul se
bazează pe adsorbţia aditivilor pe nucleele cristalelor insolubile în apă, aflate în depozitele care
conţin ioni de calciu (din soluţia de spalare sau conţinuţi în murdărie), stabilizând – prin
întârzierea precipitării – carbonatul de calciu sun formă coloidală amorfă. Astfel, se previne
redepunerea murdăriei din soluţia de spălare pe substrat şi se inhibă încrustarea.
Asemenea sisteme de condiţionare complexe pe bază de co-agenţi de condiţionare
îmbunătăţesc considerabil performanţele de curăţare ale detergenţilor. Aceasta se datorează
interacţiunii specifice cu materialele insolubile în apă conţinând cationii polivalenţi prezenţi în
baia de spălare (murdăria şi sărurile de calciupuţin solubile) şi împiedicării redepunerii acestora
pe substraturi.
Un agent de condiţionare modern trebuie să răspundă următoarelor criterii:
1) Eliminarea ionilor alcalino-pământoşi din:
- apă;
- textile;
- murdărie.
2) Performanţe în primul ciclu de spălare:
- detergenţă specifică superioară pentru grăsimi şi pigmenţi;
- detergenţă diferenţiată pentru fibre textile specifice;
- accentuarea proprietăţilor surfactanţilor;
- dispersarea murdăriilor în soluţiile detergente;
- influenţă favorabilă asupra spumării.
3) Performanţe după mai multe cicluri de spălare, ceea ce înseamnă:
- capacitate mare de antiredepunere a murdăriei;
- prevenirea încrustării ţesăturilor;
- prevenirea formării depozitelor în maşinile de spălat;
- proprietăţi anticorosive bune.
4) Proprietăţi comerciale:
- stabilitate chimică;
- accesibilitate industrială;
- să nu aibe tendinţa de a fi higroscopic;
- calităţi optime de culoare şi miros;
- compatibilitate cu alte ingrediente din detergenţi;
- stabilitate la stocare;
4
- bază de materii prime uşor accesibilă.
5) Lipsa toxicităţii faţă de om;
6) Acţiune asupra mediului înconjurător, ceea ce presupune:
- să răspundă la dezactivare prin degradare biologică, adsorbţie sau alte procedee;
- să nu influenţeze negativ sistemele biologice din instalaţiile de epurare sau din apele
de suprafaţă; sa nu producă acumulări necontrolate;
- să nu remobilizeze ionii metalelor grele;
- să nu afecteze calitatea apei potabile.
7) Economic.
De aceea, detergenţii moderni conţin amestecuri de agenţi de condiţionare care răspund
favorabil criteriilor: ecologic (E), cost (C), performanţă (P).
Tripolifosfatul de sodiu
Tripolifosfatul de sodiu intervine atât în îndepărtarea cât şi în împiedicarea redepunerii
murdăriei prin următoarele fenomene:
- complexarea ionilor de calciu şi magneziu
- adsorbţia selectivă la interfaţa substrat-murdărie;
- intensificarea efectului surfactanţilor anionici;
- dispersarea murdăriei insolubile;
- efect de prag;
- reacţie alcalină;
- efect tampon;
- efect structurant pentru detergenţii solizi.
Tripolifosfatul de sodiu are importante funcţii interfaciale, care reduc cantitatea de
produs necesar pentru eliminarea ionilor de calciu şi magneziu din flota de spălare. Importantă
este adsorbţia pe substratul textil şi pe particulele de murdărie, care are ca efect creşterea
sarcinilor negative ale suprafeţelor ce interacţionează în procesul de spălare şi uşurarea
îndepărtării murdăriei. Mai mult, dizolvarea ionilor divalenţi din murdărie şi de pe fibrele textile
în procesele de adsorbţie/desorbţie la interfeţe uşurează fărâmiţarea particulelor de murdărie.
Aceste două funcţii importante nu pot fi exercitate de agenţii de condiţionare insolubili cum sunt
zeoliţii.
Deşi au un rol foarte complex, începând cu anii 1970 s-a pus problema reducerii
conţinutului de STPP din detergenţi, acesta fiind considerat responsabil pentru eutrofierea
lacurilor şi a apelor.
Zeoliţii alcalini
5
O alternativă pentru înlocuirea tripolifosfatului de sodiu în compoziţiile deteregnte au
fost zeoliţii tip 4A, utilizati pentru prima dată în 1976. Pe lângă faptul ca nu pot înlocui singuri
STPP, fiind necesare sisteme complexe de agenţi de condiţionare, aceştia sunt compuşi insolubili
în apă, care creează probleme atât în staţiile de epurare cât şi la deversarea apelor menajere în
natură, datorită creşterii nivelului sedimentelor.
Zeolitul A, cel mai utilizat aluminosilicat, este o pulbere albă, cu curgere liberă bună,
caracterizat prin capacitatea de legare a ionilor Ca2+ şi prin forma particulelor. Are însă
dezavatajul de a fi un praf foarte fin şi uşor. Acest zeolit A acţionează în procesul de spălare prin
schimb ionic, legând cationii polivalenţi şi prin acţiuni specifice: adsorbţia substanţelor
dispersate la nivel molecular, heterocoagularea pigmenţilor, substrat de cristalizare pentru
compuşii solubili.
Performanţele detergenţilor condiţionaţi cu zeolit A au fost îmbunătăţite prin utilizarea
unor aditivi organici specifici – co-agenţi de condiţionare. În tabelul următor sunt prezentate
câteva exemple:
Co-agenţi de condiţionare Efectul în combinaţie cu Zeolitul A
Citrat de sodiu Transportor
Nitrilotriacetat de sodiu Transportor
Fosfonaţi Efect de prag
Policarboxilaţi Efect de prag
În ciuda eforturilor făcute pentru îmbunătăţirea performanţelor (capacitate de schimb
ionic şi de absorbţie a lichidelor) şi a caracteristicilor fizice (scăderea dimensiunii particulelor,
modificarea formei cristalelor) ale zeolitului A, care au dus la fabricarea unor forme noi: zeolit
X, Y, P, aceştia nu au putut înlocui cu succes STPP din compoziţiile detergente.
Silicaţi alcalini
Silicatul de sodiu, utilizat prima dată în săpunul de rufe cu peste 100 de ani în urmă, a
devenit un component nelipsit în compoziţia detergenţilor.
- este simbolizat ca SiO2 : Na2O = 1 : 2 până la 3,3 : 1 şi contribuie la procesul de
detergenţă prin:
Contribuţia Na2O:
- alcalinitate, capacitatea de a acţiona ca tampon, neutralizarea/saponificarea
murdăriilor acide, emulsioanarea uleiurilor
Contribuţia SiO2:
- Deflocularea murdăriilor solide, antiredepunere, scăderea durităţii apei, inhibarea
coroziunii etc.
6
Exemple: soluţiile apoase de silicaţi şi metasilicatul de sodiu lichid sau solid
Disilicatul de sodiu cristalizat în forma δ este mai nou utilizat (1994) în sistemele de
condiţionare pentru detergenţi, cu sau fără conţinut de zeolit A. Acesta poate înlocui carbonatul
de sodiu, zeolitul A sau chiar STPP, având un rol complex în procesul de detergenţă:
dedurizarea apei,
sursă de alcalinitate,
adsorbant pentru umiditate,
complexant pentru ionii grei,
agent de suspendare a murdăriei.
Prin granulare cu poli(acid acrilic) s-a obţinut un agent de condiţionare granulat, cu
alcalinitate mai mică decât a disilicatului şi o curgere liberă bună care are compatibilitate mărită
cu componentele din detergenţi sensibile la pH alcalin.
Pentru utilizare industrială, forma cristalizată a disilicatului de sodiu este încă scumpă şi
se preferă forma amorfă, de cele mai multe ori în amestec cu carbonaţii alcalini.
Carbonaţi alcalini
Carbonatul şi silicatul de sodiu au fost primii agenţi de condiţionare utilizaţi în
compoziţiile detergente. În secolul al XIX-lea, detergenţii pe bază de săpun aveau în compoziţie
aceste componente ajutătoare, care să prevină formarea depozitelor insolubile şi să uşureze
albirea ţesăturilor.
Carbonatul de sodiu acţionează în procesul de spălare ca sursă de alcalinitate, menţinând
pH-ul flotei peste 9 chiar după precipitarea ionilor divalenţi şi scăzând duritatea apei (prin
precipitarea ionilor divalenţi).
Alături de Na2CO3, în compoziţiile detergente se mai utilizează şi bicarbonatul de sodiu,
care are avantajul de a reduce excesul de alcalinitate datorat altor componente din detergent.
Utilizarea celor doi carbonaţi prezintă însă şi dezavantaje:
pH-ul ridicat al carbonatului este nefavorabil pentru anumite domenii de spălare;
solubilitatea redusă a bicarbonatului influenţează solubilitatea produsului finit.
Sesquicarbonatul de sodiu, sare dublă carbonat/bicarbonat de sodiu cristalizată cu două
molecule de apă (Na2CO3 · NaHCO3 · 2 H2O), îmbină avantajele celor două produse şi elimină
totodată dezavantajele.
Totuşi, condiţionarea detergenţilor numai pe bază de carbonaţi alcalini nu este
satisfăcătoare, aceştia răspunzând foarte bine doar la două din cele trei criterii cerute unui agent
de condiţionare modern: ecologie şi cost. Din punctul de vedere al performanţelor detergente
aceştia conferă doar valori medii compoziţiilor din care fac parte.
7
ADITIVI DE DETERGENŢĂ
Creşterea restricţiilor ecologice au condus la schimbări majore în compozitiile detergente.
Aceste restrictii impun reducerea anumitor componente în compoziţiile de spălare (înlocuirea
surfactanţilor cu biodegradabilitate redusă sau proveniţi din surse regenerabile, precum şi
înlocuirea componentelor cu fosfor şi bor), folosirea detergenţilor în condiţii care necesită
consum redus de energie, precum şi reducerea consumului de detergenţi pentru un ciclu de
spălare.
Aceste schimbări au determinat utilizarea în compoziţiile detergente a unor componente
care au rolul de a mări performanţele detergente numite aditivi de detergenţă. Aceşti aditivi se
împart în două grupe:
Ingrediente proactive:
1. agenţi de albire chimică,
2. polimeri,
3. enzime,
4. albitori optici,
5. antistatizanţi,
6. parfumuri şi coloranţi
Agenţi pentru controlul spumei şi inhibitorii pentru transferul culorii.
Cei mai importanţi aditivi de detergenţă sunt sistemele de albire chimică, polimerii şi
enzimele, care au un rol direct în creşterea detergenţei. Albitorii optici şi compoziţiile de
parfumare au numai rol ajutător în ceea ce priveşte proprietăţile generale ale detergentului.
1. AGENŢI DE ALBIRE CHIMICĂ
Albirea ţesăturilor a fost unul din scopurile cele mai importante ale utilizatorului de
detergenţi. Prin albire se înţelege, în general, modificarea culorii spre decolorare, adică creşterea
emisiei de lumină vizibilă la acelaşi nivel al luminii adsorbite. Mai exact, albirea chimică este
rezultatul degradării prin oxidare sau reducere a sistemelor colorate.
Coloranţii ce pot fi modificaţi prin albire chimică se prezintă într-o mare varietate
structurală. Albitorii chimici distrug sistemele cromofore sau modifică grupele auxocrome, ceea
ce duce la degradarea compuşilor coloraţi în unităţi mai mici, solubile în apă, şi mai uşor de
îndepărtat în procesul de spălare. Cei mai utilizaţi albitori chimici în compoziţiile detergente sunt
oxidanţii, datorită capacităţii de a distruge ireversibil (spre deosebire de agenţii reducători)
murdăriile colorate fixate pe substraturile textile prin legături covalente şi nu prin forţe de
adeziune de natură fizică.
8
Murdăriile care pot fi îndepărtate prin albire chimică, în general de origine vegetală,
conţin predominant compuşi polifenolici: antocianine de culoare roşie până la albastră (cireşe,
mure, stafide roşii); coloranţi curcuma (muştar, curry), taninuri brune (fructe, ceai, vin roşu);
polimeri organici de tip acid humic (cafea, ceai, cacao); derivaţi ai pirolului (clorofilă, betaine);
coloranţi carotenoidici (morcovi, roşii); şi alţi coloranţi sintetici provenind din produse
cosmetice, cerneluri, vopsele pentru păr.
Albitorii chimici acţionează asupra sistemelor cromofore, ducând la degradarea
murdăriilor atât de pe substrat cât şi în flota de spălare, ceea ce are ca efect reducerea culorii
petelor, care devin astfel invizibile pentru percepţia vizuală.
Hipocloritul de sodiu este un cunoscut albitor chimic pe bază de clor. Deşi are foarte
bune calităţi în îndepărtarea petelor şi dezinfectare, nu poate fi folosit în detergenţi datorită
agresivităţii faţă de unele ingrediente prezente în compoziţie.
Pentru detergenţii granulaţi, componentele utilizate drept albitori chimici sunt persărurile.
Perboratul de sodiu monohidrat este cel mai adecvat pentru acest scop datorită
solubilităţii şi conţinutului mai ridicat de oxigen activ în comparaţie cu perboratul tetrahidrat şi
pe de altă parte datorită stabilităţii mai mari la stocare decât a percarbonatului.
Iniţial, s-a considerat că efectul albitorilor chimici cu oxigen de datorează apei oxigenate
rezultate în urma reacţiei de hidroliză care se desfăşoară în flota de spălare.
H2O2 + HOˉ H2O + HOOˉ pH alcalin
2 H2O2 2 H2O + O2 pH < 10
Oxigenul molecular nu numai că are o acţiune slabă de albire, dar influenţează negativ
calitatea ţesăturilor datorită degradărilor pe care le determină.
S-a determinat că albirea chimică produsă de perboratul de sodiu (PBS) este datorată
ionilor peroxidici HOOˉ rezultaţi prin hidroliză în soluţii apoase:
[(HO)2B(OO)2B(OH)2]2ˉ + H2O 2 [(HO)2B(OH)OOH]ˉ
[B(OH)3OOH]ˉ + H2O H2O2 + [B(OH)4]ˉ
[B(OH)4]ˉ HOˉ + B(OH)3
H2O2 HOOˉ + H+
Perboratul de sodiu acţionează în procesul de spălare nu numai prin capacitatea de albire
chimică, ci şi datorită compuşilor cu bor care apar în flota de spălare în urma reacţiei de
hidroliză. Aceştia au un rol complex în procesul de detergenţă ceea ce constă în:
Capacitate tampon şi sursă de alcalinitate;
Sechestrarea ionilor de calciu;
Stabilizare electrostatică a murdăriilor solide specifice;
9
Reducerea tensiunii interfaciale murdărie uleioasă/apă.
Perboratul de sodiu a fost utilizat prima dată în 1907 în compoziţia primului detergent cu
acţiune proprie produs de firam germană Henkel, PERSIL (PERboratSILicat).
Pentru condiţionarea detergenţilor se utilizează perboratul de sodiu tetrahidrat şi
perboratul de sodiu monohidrat, al căror conţinut în oxigen activ este dat în tabelul următor.
Conţinutul în oxigen activ al diferitelor persăruri
Persare Conţinut în oxigen activ (%)
Perboratul de sodiu tetrahidrat 10.2
Percarbonat de sodiu 13.1
Perboratul de sodiu monohidrat 15.7
Perboratul de sodiu monohidrat este cel mai eficient şi cel mai utilizat ca agent de
condiţionare în producţia mondială de detergenţi, deoarece usurează curăţirea petelor (ceai,
cafea, vin, coacăze), împiedică încenuşirea, nu afectează culorile si nu degradează ţesătura.
Percarbonatul de sodiu (PCS) este o materie primă utilizată în compoziţiile detergenţilor
granulaţi drept agenţi de albire chimică, având acelaşi rol ca perboraţii. PCS are o valoare
intermediară a continutului de oxigen activ în cei doi perboraţi.
Alături de avantajul conţinutului ridicat de oxigen activ, percarbonatul de sodiu are şi
avantajul unei solubilităţi în apă mai mari decât perboratul de sodiu monohidrat, ceea ce
înseamnă performanţe de albire chimică mai mari, însă datorita creşterii alcalinităţii mediului
datorită carbonatului produs prin hidroliză efectul de albire este asemănător (deoarece efectul
maxim al albitorilor chimici cu oxigen este la pH = 10)
Percarbonatul de sodiu este considerat un agent de condiţionare difuncţional. Acesta
acţionează în flota de spălare ca agent de albire şi sursă de alcalinitate care favorizează, de
obicei, efectul general de detergenţă; şi de asemenea este sursă de reducere a durităţii apei.
În general, performanţele de albire ale percarbonatului de sodiu sunt comparabile cu cele
ale perboratului de sodiu monohidrat.
Reactivitatea mărită a percarbonatului de sodiu comparativ cu a perboraţilor, explică
structura chimică diferită, ridică probleme de stabilitate a produsului la contactul cu factorii
externi: umiditate, metale grele, alte componente din detergenţi. Această problemă a fost
rezolvată de producătorii de percarbonat de sodiu prin modificări tehnologice, care au condus la
obtinerea unor granule regulate cu suprafaţa netedă, şi prin acoperiri protectoare specifice, ceea
ce asigură pe de o parte stabilitatea la stocare a produsului şi pe de alta menţinerea activităţii
(conţinutului în oxigen activ) în timpul depozitării.
10
Utilizarea percarbonatului de sodiu pentru condiţionarea detergenţilor a început să
crească odată cu creşterea ponderii detergenţilor compactaţi şi mai ales datorită restrictiilor
ecologice referitoare la limitarea continutului de bor din detergenţi. Cu toate acestea,
percarbonatul de sodiu reprezintă numai 10 % din totalul agenţilor de albire chimică utilizaţi
pentru condiţionarea detergenţilor.
Concentraţia albitorului activ, adică a ionilor peroxidici, creşte cu mărirea alcalinităţii şi
temperaturii băii de spălare şi cu concentraţia peroxidului în agentul de albire. In mod curent,
pentru a realiza o bună spălare pH-ul este peste 10.
Activatori de albire chimică
Deşi se consideră că eliberează oxigen activ la temperaturi peste 60°C, atingând
performanţe optime la 80°C, albitorii peroxidici acţionează totuşi pentru îndepărtarea murdăriilor
legate chimic chiar la temperaturi mai mici (40°C). Efectul este vizibil numai după mai multe
cicluri de spălare.
Din motive energetice şi de protecţie a tesăturilor şi culorilor s-a impus reducerea
temperaturii de spălare. Creşterea eficienţei albitorilor chimici la temperaturi medii (60°C) este
posibilă prin folosirea activatorilor de albire în compoziţiile detergente.
Activatorii de albire sunt în general componente acilate şi acţionează în cantităţi
stoechiometrice, fiind necesare cantităţi considerabile în compoziţia detergentă pentru a-şi
manifesta efectul de activare.
Cei mai utilizaţi activatori de persăruri sunt:
Tetraacetilglicolurie – TAGU
Pentacetilglucoza – PAG
Tetraacetiletilendiamina – TAED
TAED răspunde cel mai bine cerinţelor ecologice şi economice. TAED este stabil chimic,
compatibil cu celelalte componente din formularea detergentă şi stabil la pH-ul alcalin al flotei
de spălare. Se foloseşte în compoziţiile detergente cu albitori chimici în proporţie de 4 – 6 %.
Performanţe optime de albire se obţin la un pH cuprins între 9,0 – 10,5.
11
Performanţele de albire chimică la temperaturi medii se explică prin formarea acidului
peracetic în urma reacţiei de perhidroliză, cu performanţele de albire chimică mai bune decât apa
oxigenată, mai ales la temperaturi scăzute. Aceste sisteme au si efect dezinfectant, datorită
acţiunii antimicrobiene a acidului peracetic.
Albirea chimică la temperaturii medii se poate realiza şi prin utilizarea peracizilor
organici: 1,12-dodecandipercarboxilic, monoporoxiftalic, 2-octildiperoxisuccinic, dar aceştia
prezintă probleme în ceea ce priveşte stabilitatea şi compatibilitatea cu celelate componente din
detergent.
Catalizatori de albire chimică
Reducerea costurilor şi chiar a timpului necesar pentru îndepărtarea petelor prin albire
chimică se poate realiza prin utilizarea catalizatorilor de albire. Aceştia se utilizează în cantităţi
mult mai mici decât activatorii, fiind eficienţi la nivel de ppm în flota de spălare.
Primul catalizator de albire, complexul triazociclononan-mangan, a fost folosit la scară
industrială în compoziţiile detergente în 1994. Datorită deteriorării ţesăturilor textile, în scurt
timp produsul a fost scos din compoziţiile detergente destinate spălării ţesăturilor, rămânând a fi
12
utilizat drept catalizator de albire chimică numai în produsele pentru spălarea veselei în maşini
de spălat.
Albitorii fotochimici
Un loc deosebit în cadrul aditivilor pentru albire chimică îl ocupă aditivii pentru
fotoalbire, produse care adsorb energia luminoasă, mai ales în domeniul roşu al spectrului, şi o
transmit moleculelor de oxigen din aerul atmosferic. Oxigenul astfel activat poate albi şi degrada
murdăriile oxidabile: ceai, cafea, vin roşu, sucuri de fructe, sosuri, ouă, iarbă etc.
Albitorii fotochimici pot descompune substanţe, care pot fi apoi degradate de
microorganisme. Aceştia sunt eficienţi chiar la concentraţii foarte mici. Acest tip de produse,
cum sunt tetraazotetrabenzoporfirina şi ftalocianinsulfonatul de zinc acţionează în fazele în care
ţesăturile sunt ude, fie în timpul prespălarii, fie în timpul procesului de uscare în aer liber.
2. UTILIZAREA POLIMERILOR CA ADITIVI DE DETERGENŢĂ
Spălarea în volume mici de apă a determinat introducerea unor polimeri specifici în
compoziţiile detergente, care să împiedice redepunerea murdăriei şi a coloranţilor îndepărtaţi în
procesul de spălare fie pe substratul de pe care au fost îndepărtate, fie pe alte substraturi. Sunt
utilizaţi la volume mici deoarece aici concentratia de murdărie sau colorant este mai mare decât
în cazul spălărilor uzuale.
În compoziţiile detergente aditivii polimerici pot avea rol de agenţi de:
Antirdepunere;
Sechestrare;
Îndepărtare şi suspendare a murdăriei;
Inhibarea transferului de culoare;
Eliberarea murdăriei
În procesul de detergenţă un rol deosebit revine agenţilor de antiredepunere.
Agenţii de antiredepunere sunt substanţe macromoleculare solubile în apă, care
acţionează prin adsorbţie şi formare de straturi cu efecte electrostatice sau sterice protective atât
pe substrat cât şi pe murdăria solidă specifică. Astfel, murdaria îndepărtată de pe substrat se
menţine în baie în stare fin dispersată stabilă, ceea ce duce la inhibarea redepunerii sale.
Primul agent de antiredepunere a fost carboximetilceluloza (CMC), care are însă efect
numai pentru substraturi hidrofile.
Antiredepunerea este deosebit de importantă pentru substraturile hidrofobe, cu potenţial
ridicat de remurdărire, deoarece în marea lor majoritate murdăriile sunt hidrofobe. Alegerea
agentului de redepunere se face în funcţie de natura substratului.
13
Homo- şi copolimerii acrilici reprezintă clasa cea mai importantă de polimeri pentru
condiţionarea detergenţilor, datorită acţiunii complexe în procesul de detergenţă. Aceştia
acţionează prin următoarele mecanisme:
Adsorbţie la interfeţe;
Împiedicarea creşterii criistalelor sărurilor de calciu şi magneziu insolubile;
Sechestrarea ionilor divalenţi (Ca2+, Mg2+);
Suspendarea substanţelor insolubile.
Datorită uşurinţei de a se adsorbi pe substratul textil şi pe murdărie, policarboxilaţii reduc
redepunerea prin creşterea sarcinii negative totale a sistemului substrat/murdărie. Mărirea
barierei de respingere şi creşterea potenţialului electrocinetic face mai dificilă redepunerea
murdăriei.
Polimerii carboxilici uşurează udarea suprafeţelor şi măresc solubilitatea surfactanţilor în
soluţii concentrate, favorizând pătrunderea acestora la interfaţa substrat-murdărie şi detergenţa.
Policarboxilaţii uşurează procesul de detergenţă şi îmbunătăţesc menţinerea gradului de
alb al ţesăturilor, acţionând atât în etapa de îndepărtare a murdăriilor adsorbite fizic pe
substraturi cât şi în etapa de spălare (antiredepunere), prin dispersarea şi redepunerea murdăriei
în stare suspendată stabilă în flota de spălare.
Cei mai utilizaţi copolimeri sunt: acid acrilic – acid maleic cu masa moleculară medie de
70 000 g/mol, utilizaţi mai ales în Europa. În America de Nord cei mai utilizaţi sunt polimerii
acrilici cu masa mică (4 500 g/mol).
Copolimerii acid acrilic – acid maleic s-au dovedit a fi mai eficienţi decât poliacrilaţii în
procesul de detergenţă.
Poliacrilaţii deşi măresc performanţele compoziţiilor detergente ridica probleme din
punct de vedere ecologic, având o biodegradabilitate redusă. Din acest motiv au fost introduşi
polimerii obţinuţi din materii prime naturale. Astfel de polimeri sunt poliaspartanii, cu structură
asemănătoare proteinelor, uşor degradaţi de bacterii, sau polizaharidele derivate din amidon.
Restricţiile ecologice referitoare la biodegradabilitatea produselor au determinat
obţinerea unor agenţi de chelatizare cu volume reduse, care îmbină capacitatea de complexare cu
biodegradabilitatea. Un astfel de produs este acidul metilglicindiacetic, care este un produs
scump şi de aceea deocamdată se utilizează în amestec cu copolimerii acrilici.
Detergenţii viitorului trebuie să fi biodegradabili, eficienţi la concentraţii mici şi
temperaturi scăzute de spălare trebuie să conţină polimeri multifuncţionali, dar şi surfactanţi
polimerici multifuncţionali cu rol de condiţionare. Un astfel de compus este N-acetilentriacetatul
de sodiu, agent de chelatizare cu acţiune superficială, biodegradabil, netoxic şi neiritant.
14
Polimeri pentru inhibarea transferului de culoare
Împiedicarea colorării ţesăturilor în timpul procesului de detergenţă datorită colornţilor
desprinşi de pe alte substraturi prin spălare se poate realiza prin utilizarea în compoziţiile
detergente a aditivilor polimerici cu rol de inhibare a transferului de culoare.
Cel mai cunoscut şi utilizat polimer este poli(vinil pirolidona) (PVP), polimer neionic,
solubil în apă, având masa medie 40 000 g/mol, care formează complecşi solubili în apă cu
anumite tipuri de coloranţi. Legătura realizată în complexul format între PVP colorantul din flota
de spălare este mai puternică decât cea dintre colorant şi substratul textil, astfel încât este
împiedicată aderarea colorantului din flotă la un nou substrat.
Eficacitatea utilizării unui aditiv polimeric ca agent pentru inhibarea transferului de
culoare depinde de natura colorantului. Alţi polimeri utilizaţi sunt polivinilpiridin-N-oxidul sau
polivinilimidazolul.
Componente din compoziţiile detergente, cum sunt surfactanţii care conţin în moleculă
azot (alchilaminele polietoxilate), sau chiar agenţii de condiţionare (silicatul de sodiu) pot
acţiona în procesul de spălare şi ca inhibitori pentru transferul culorii.
Pe lângă polimerii care inhibă transferul culorii se mai pot adăuga şi aditivii care
împiedică decolorarea ţesăturilor în timpul spălării astfel încăt să nu mai fie necesară
împiedicarea transferului de culoare.
Polimeri pentru eliberarea murdăriei (soil release)
În compoziţiile detergenţilor moderni se folosesc şi aditivi specifici denumiţi soil release.
Aceştia sunt componente care uşurează eliberarea murdăriei în procesul de spălare şi împiedică
murdărirea în timpul utilizării. Polimerii se adsorb pe substrat şi se menţin după clătire şi uscare,
modificând suprafaţa ţesăturii datorită formării unui film protector care are ca efect reducerea
polarităţii suprafeţei şi scăderea aderenţei murdăriei.
Substraturile sintetice, sau chiar în amestec cu bumbac, sunt hidrofobe, ceea ce însemnă
că au o capacitate redusă de udare, deci curăţare dificilă şi murdărire uşoară, în special cu
murdării grase.
Cei mai cunoscuţi polimeri de acest tip sunt derivaţi ai polialchilentereftalatului
provenind din esteri tereftalici la care s-au adăugat grupe polare. Datorită structurii specifice,
asemenea polimeri aderă la substraturile poliesterice, inhibă penetrarea şi uşurează îndepărtarea
murdăriei grase prin creşterea hidrofiliei substratului, determinată de prezenţa grupelor polare în
moleculele polimerului.
15
Aditivii polimerici pot avea diferite roluri în procesul de detergenţă, în funcţie de
structura chimică. În tabelul următor sunt prezentate principalele tipuri de polimeri utilizaţi ca
aditivi în compoziţiile detergente şi efectele acestora.
Efectele polimerilor în procesul de detergenţă
Tip de polimer Masă molară Efect
Copolimer (acid acrilic –
acid maleic)
mare Inhibitor de încrustare
Agent de antiredepunere
Reduce vâscozitatea pastelor
Copolimer (acid acrilic –
acid maleic)
mică Agent de dispersare
Reduce vâscozitatea pastelor
Poli(acid acrilic) mare Agent de dispersare
Poli(acid acrilic) mică Agent de antiredepunere
Agent de dispersare
Polietilenglicoli modificaţi Agent de antiredepunere
Protector împotriva murdăririi
Polivinilpirolidone Agent pentru inhibarea transferului de culoare
Acid poliestertereftalic Agent soil release
Utilizarea în compoziţiile detergente a unor aditivi polimerici specifici pentru uşurarea
îndepărtării murdăriei poate avea ca urmare reducerea conţinutului de surfactanţi din compoziţia
detergentă. Aceasta deoarece pot forma amestecuri sinergetice cu surfactanţii, al căror rol
principal în procesul de detergenţă este îndepărtarea murdăriei de pe substraturi.
3. UTILIZAREA ENZIMELOR DREPT ADITIVI DE DETERGENŢĂ
Murdăriile legate covalent pe substraturile textile, fie ca pete, fie ca legături între substrat
şi murdăria solidă specifică, pot fi îndepărtate numai prin ruperea legăturilor. Acestă rupere se
poate realiza atât prin oxidare, cât şi prin acţiunea unor componente capabile să hidrolizeze
murdăriile în fragmente mai mici, mult mai uşor de îndepărtat cu ajutorul soluţiei de spălare.
Asemenea componente sunt enzimele.
Enzimele, numite şi biocatalizatori, sunt proteine cu masă molara mare, care catalizează
degradarea unor substraturi organice specifice, uşurând astfel îndepărtarea petelor rezistente la
spalare provenind din: sânge, iarbă, sosuri, cacao, grăsimi animale, uleiuri etc. Biocatalizatorii
iniţiază şi accelerează reacţiile chimice, chiar în condiţii blânde. Acestea reacţionează numai cu
anumite componente, formând complecşi de tip enzimă-substrat, din care enzimele se separă
16
după transformarea substratului. Astfel, în formă nemodificată, enzimele devin disponibile
pentru o nouă reacţie.
Proprietăţile catalitice şi specificitatea pentru un substrat sunt determinate de configuraţia
tridimensională, specifică proteinelor. Astfel, centrii activi sunt mai uşor accesibili pentru
ddesfăşurarea reacţiilor cataliticce.
O enzimă este activă, adică capabila să hidrolizeze moleculele murdăriei, atât timp cât
configuraţia sa nu a fost modificată atât de mult încât să reducă semnificativ accesibilitatea
centrilor activi la substrat.
Enzimele utilizate pentru detergenţi sunt hidrolaze, adică produse capabile să uşureze
hidroliza murdăriilor de diferite naturi, care se gasesc mai ales sub formă de pete rezistente la
spălare: proteine,amidon, grăsimi.
Cele mai utilizate enzime pentru condiţionarea detergenţilor sunt: proteazele, amilazele,
lipazele şi celulazele.
Deoarece au o mare specificitate pentru substratul pe care-l degradează, enzimele pot
îndepărta numai anumite tipuri de murdărie. Astfel, proteazele uşurează îndepărtarea petelor
proteice, amilazele a celor ce provin din murdării cu amidon, iar lipazele a celor conţinând
grăsimi.
Exemple:
Acţiune în procesul de spălare – uşurează îndepărtarea murdăriilor proteice provenite din:
ouă, sânge, lapte, cacao, iarbă, spanac.
Acţiune în procesul de spălare – uşurează îndepărtarea murdăriilor provenite din:
ciocolată, sos de friptură, suc de cartofi, de morcovi, iarbă.
Acţiune în procesul de spălare – uşurează îndepărtarea murdăriilor grase provenite din:
sebum uman, ulei de salată, produse cosmetice.
Acţiune în procesul de spălare – uşurează îndepărtarea microfibrilelor de pe ţesăturile
textile având ca efect: conservarea/împrospătarea suprafeţelor textile şi a culorilor, scăderea
încenuşirii.
17
Performanţele enzimelor din compoziţiile detergente sunt determinate de caracterisicile
acestora, depinzând însă de natura detergentului.
Pentru detergenţii granulaţi sunt importante următoarele caracteristici:
- uniformitatea distribuţiei enzimelor în produsul finit;
- umiditatea produsului;
- compoziţia detergentului (natura surfactanţilor, sărurile de condiţionare, prezenţa
sistemelor de albire chimică;
Pentru detergenţii lichizi:
- pH-ul;
- conţinutul de apă;
- compoziţia detergentului (natura surfactanţilor, sărurile de condiţionare, agenţii de
stabilizare.
Enzimele sunt componente acceptate nu numai datorită eficienţei îndepărtării murdăriilor
rezistente la spălare, ci şi din punctul de vedere al protecţiei mediului înconjurător, fiind
considerate produse ecologice. Acestea se obţin din materii prime provenite din surse naturale
regenerabile şi sunt uşor biodegradabile. Utilizarea enzimelor în compoziţiile detergente conduce
la reducerea conţinutului de surfactanţi din detergenţi, la micşorarea temperaturii de spălare (sunt
eficiente la temperaturi medii şi joase) şi la reducerea cantităţii de detergent necesar pentru o
spălare.
Deşi sunt produse scumpe comparativ cu surfactanţii, datorită eficienţei în creşterea
performanţelor detergente ale produselor de spălare şi conţinutului necesar redus, enzimele au
devenit un aditiv obligatoriu pentru condiţionarea detergenţilor performanţi.
4. ALBITORI OPTICI
Agenţii fluorescenţi de albire, numiţi şi albitori optici au fost introduşi pentru prima dată
în compoziţiile detergente în 1949 şi au cunoscut o puternică dezvoltare şi diversificare în
perioada 1950 – 1970.
Agenţii de albire optică sunt compuşi organici care conţin grupe cromofore ale căror
sisteme de electroni absorb lumina ultravioletă şi reemit cea mai mare parte din energia absorbită
în domeniul spectral vizibil, ca lumină albastră fluorescentă. Acţiunea acestora are ca efect
mascarea nuanţei gălbui a ţesăturilor (datorată utilizării îndelungate sau curăţării defectuoase),
asrfel încât capătă aspect de alb strălucitor.
18
Albitorii optici din detergenţi sunt importanţi pentru procesul de spălare deoarece conferă
albire ţesăturilor aparent albe şi strălucire ţesăturilor colorate, mascând efectul nefavorabil al
murdăriei necurăţate asupra strălucirii albului.
Pentru a fi considerat un albitor optic bun, un compus chimic trebuie să fie substantiv
pentru substratul textil, să se distribuie uniform în pudra de spălare şi să fie stabil în compoziţia
detergentă. În prezenţa surfactanţilor neionici şi a apei, sistemele de albire chimică sunt extrem
de agresive pentru cromofori. În funcţie de structura granulei de detergent, de umiditate şi de
cantitatea de surfactant neionic, peracizii generaţi de sistemul de albire chimică pot ataca, ca
agenţi electrofili, mai uşor sau mai greu molecula de albitor optic, ducând la ruperi ale legăturilor
duble stilbenice sau aminofenilice.
Cei mai cunoscuţi albitori optici sunt cei de tip clorură de cianuril/acid diaminostilbenic
disulfonic (CC/DAS) şi de tip distirilbifenil (DSBP). Cel din urmă este un albitor optic mai
rezistent la acţiunea degradativă a albitorilor chimici prezenţi în compoziţia detergentă Şi chiar la
expunerea la lumină. Prin expunere îndelungată la lumină, albitorii de tip CC/DAS se pot
degrada în co-produse, rezultând coloranţi galbeni a căror prezenţă pe ţesături este dăunătoare
pentru efectul de albire optică.
Performanţele aditivilor pentru albire optică depind de natura substratului textil, de
compoziţia detergentului şi de condiţiile de spălare.
Albitorii optici de tip cianurildiaminostilbenic şi distirilbifenilic sunt foarte uşor
degradaţi în soluţii diluate şub acţiunea oxigenului şi luminii solare.
19
Deşi utilizaţi în cantităţi mici (0,1 – 0,4%), albitorii optici au un efect deosebit pentru
eficienţa generală a unui detergent, determinând creşterea luminozităţii albului ţesăturilor albe şi
conferind strălucire celor imprimate, ca urmare a intensificării albului de fond şi creşterii
contrastului.
20