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