合成洗衣粉

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合成洗衣粉(Synthetic Detergent Powder)

目录

什么是合成洗衣粉[1]

  合成洗衣粉是以表面活性剂为主要成分,并配有适量不同作用的助洗剂制得的粉状(粒状)的合成洗涤剂

  粉状洗涤剂的优点是使用方便,产品质量稳定,包装成本较低.便于运输贮存,去污效果好,且在井水、河水、自来水、泉水甚至海水等各类水质中都能表现出良好的洗涤去污效果,并且适用于洗涤棉、麻、人造棉、聚酯、尼龙、丙烯腈等化纤、丝、毛等各类织物。

合成洗涤剂的主要品种[2]

  (1)高泡洗衣粉。它的外观呈洁白的空心颗粒,荒动性好,不易吸潮结块,有效成分含最高,适合十各种水质,泡沫丰富,文污力强;1%的水溶液在25℃下,pH值在10.5左右,有一定的碱性。

  (2)低泡洗衣粉。它的外观呈洁白的空心颗粒, 采用阴离子型和非离子型表面活性剂复合配方,并加入消泡剂、其泡沫少且稳定性差.易于漂洗,左污力良好.溶液pH值一般在10-10.2左右,有一定的碱性。

  (3)加酶洗衣粉。它的外观为白色粉末加蓝绿色颗粒酶;酶是由活细胞制成的具有活性的高分子蛋白质,它们是一种生物催剂,可以在温和的条件下加快化学反应,只用很少的酶就能起到并行的分解污垢的作用,在洗涤剂中加入的酶制剂有蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶和纤维素酶,常用的是蛋白酶。加酶洗衣粉对血渍.味渍、奶渍、汗渍、茶渍等污垢特别有效,可以大大提高洗涤效果。酶在pH值为9—10、温度为50—5℃时,能发挥最佳效用,因此使用时水温最好保持这一温度,温度过高,会破坏酶的活性,温度过低,又可抑制酶的活性。加酶洗衣粉不能洗涤丝毛织品,因酶对丝毛纫纤维有—定的破坏作用;

  (4)浓缩洗衣粉。它的外观呈洁白或着色颗粒,具有芳香气味,含有100%有效成分,不加任何填充料。与普通型洗衣粉的区别在于以下几点:一是工艺不同,浓缩洗衣粉是附聚成型工艺,普通型洗衣粉是高压喷雾干燥工艺:”:是活性物含量不同,浓缩型洗衣粉活性物含量力15%、30%,其中含有8%以上的非离子型活性物,普通型洗衣粉活性物含量为15%左右,不含非离子型活性物;三是浓缩性洗衣粉的砚比-蚕大,一般为0.5-1.0克/毫升,普通型洗衣粉为0.2-0.5克/毫升,同等重量时比普通粉体积小,节省包装材料和仓储面积。因此,浓缩洗衣粉在同体积情况下去污力比普通型洗衣粉高2-3倍,即洗涤同重量相同污垢的衣物,浓缩粉用量少。溶液的pH值一般在10.6左右,碱性较大;

  (5)无磷洗衣粉。含磷的洗衣粉洗涤后排人汀河湖海,由于磷是藻类植物营养源,它使藻类植物疯长,形成赤潮、蓝潮,严重破坏生态平衡:无磷洗衣粉用纯非离子型表面活性剂或非离子型表面活性剂和阴离子型表面活性剂复配而成;加入磷酸盐,不会导致水域富营养化,厉环保产品。我国从20世纪90年代时开始在水质污染严重的地方如太湖区域禁止使用含磷洗涤剂,发展无磷或低磷洗涤剂势在必行;

  (6)彩漂洗衣粉。它的外观为白色或有色的空心颗粒,加有含氧漂白剂,也叫漂白洗衣粉。能使白布增白,色布增艳,亦可加入酶制剂,使其具有全面的洗涤效果。其去污力高,漂白性强,泡沫中等,易于漂洗。

合成洗衣粉的主要原料[1]

  洗衣粉配方中的各个组分都起着不同的作用。最主要的成分为表面活性剂及具有一定助洗功能的助洗剂,它们在洗涤过程中发挥着各自不同的作用。这些协同作用的结果使洗衣粉具有不同的去污作用。

  对于一些要求具有特定功能的洗涤剂,可在上述配方的基础上,再添加一些专门的助剂。例如,加酶洗涤剂,需加入酶制剂:彩漂洗衣粉,需加入过硼酸钠等释氧物。

  ①表面活性剂

  表面活性剂是洗涤剂的主要成分。称为洗涤剂的活性物。

  洗衣粉中常用的表面活性剂主要是阴离子型和非离子型表面活性剂,它们具有良好的洗涤、去污能力,价格也比较便宜。其次是阳离子型和两性表面活性剂,这两类表面活性剂的洗涤、去污能力比较差,但分别具有良好的杀菌、消毒、抗静电和柔软等作用,在生产具有相应特殊性能的洗涤剂时常常作为活性物的组分来使用。

  a.阴离子表面活性剂。阴离子型表面活性剂的种类很多,价格较便宜,但抗硬水能力差,它需要与助洗剂复配。常用的有:直链烷基苯磺酸钠(LAS),脂肪醇硫酸钠(FAS).a-烯烃磺酸钠(AOS).脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐(AES),直链烷基磺酸钠及脂肪酸钠等。其中直链烷基苯磺酸钠、脂肪醇硫酸钠和a-烯烃磺酸钠三者用得最多。

  阴离子表面活性剂在不同质量浓度的情况下.去污力不同,质量浓度越大去污力越大,直到质量浓度增大到一定值后.去污力趋于平稳。试验得出,在不同温度、水硬度和质量浓度的情况下,a-烯烃磺酸钠的去污力是最好的,且柔软性很高。

  b.非离子表面活性剂。非离子表面活性剂的微生物降解性能好,基本上属于无毒的物质.其溶解度随温度的升高而增加,不怕硬水.也不受pH值的限制,并能与其他类型的表面活性剂有较好的相容性。常用的品种为脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、聚氧乙烯山梨糖醇脂肪酸酯、烷醇酰胺、聚氧乙烯烷醇酰胺、氧化胺等。

  洗衣粉中配人非离子表面活性剂的含量,一般在l%~5%(质量分数)的范围较为合适。

  C.阳离子表面活性剂与两性表面活性剂。阳离子和两性表面活性剂的去污力较弱,但分别具有较强的杀菌、抗静电和柔软等作用,故多用于配制具有特殊性能的洗衣粉。

  ②助洗剂

  为了提高和改善洗衣粉的综合性能。通常需要在洗衣粉中加入各种助洗剂。助洗剂一般分为有机及无机助洗剂.也可按助洗剂的主要功能分类。

  a.无机助洗剂。无机助洗剂对洗衣粉的性能和作用不仅涉及范围广泛,而且在某些关键方面是不可或缺的。其对洗衣粉所起的作用仅次于表面活性剂。

  洗衣粉中常用的助洗剂主要有:三聚磷酸钠、碳酸钠、硅酸钠、4A沸石、硫酸钠、漂白剂(过硼酸钠、过碳酸钠、过硫酸钠及过氧化氢等)。

  b.有机助洗剂。有机助洗剂在改善或提高洗衣粉的洗涤性能的同时,还起着一些辅助作用.如增溶、漂白与增白、着色与加香.代替三聚磷酸钠软化硬水,对去污增效和抗污垢再沉积等作用。

  洗衣粉中常用的有机助洗剂主要有:聚丙烯酸钠、丙烯酸马来酸共聚物、氧化淀粉、羧甲基纤维素钠、酶制剂(目前用在洗涤剂中的酶制剂共有蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶及纤维素酶四大类)、荧光增白剂、聚乙烯吡咯烷酮、抑菌剂(常用的有三溴水杨酰苯胺、二溴水杨酰苯胺及三氯碳酰苯胺等)、香精(常用香型有柠檬型、草药型、玫瑰型、果香型等)

合成洗衣粉的配方设计[1]

  合成洗衣粉的配方是生产中重要的环节。配方的好坏对配料喷粉过程中料浆的调制、输送、干燥形式的选择及产品质量、外观包装、贮存等都有直接影响。制定配方必须全面综合地加以考虑,需要确定洗衣粉类型及质量标准。配方既要满足国家制定的标准,又要满足使用者的要求,全面考虑各组分原料的性能及配比、料浆的调制工艺、总固体含量、生产操作及生产成本等问题。洗衣粉配方设计的基本原则如下。

  ①表面活性剂配方中表面活性剂一般选择一种表面活性剂为主体,采用两种或两种以上的表面活性剂混合使用,进行复配,各种活性剂产生协同效应,洗涤效果比单一活性剂好,使得活性剂的总用量也大大减少。复配粉一般以烷基苯磺酸钠为主,再配以脂肪醇硫酸钠及非离子表面活性剂,也有以非离子表面活性剂为主的洗衣粉。

  ②洗涤方式如采用手洗。习惯于高泡,虽然泡沫与去污力没有直接关系,但在配方中需加入一定量的增泡、稳泡剂。如用于机洗.希望泡沫少一些,可配入一定量泡沫较少的十六醇硫酸钠、非离子表面活性剂、肥皂或其他抑泡剂。

  ③配方组分的安全性要求配方组分对衣物没有损伤,对织物的色泽没有强烈的褪色作用,对皮肤刺激性小,对环境危害小,因此要求对配方中的组分和pH值要有很好的控制

  ④防止污垢的再沉积在洗衣粉中配入一定量的抗再沉积剂以提高织物洗后的洁净度;加入少量的抗结块剂以增加粉品的流动性;加入少量的荧光增白剂以提高织物洗后的白度。

  ⑤控制各组分用量配方时各组分用量要控制准,如果用量或配比发生变化,将影响成品粉的性能。活性剂的含量及种类、助剂的用量及密度,影响粉剂的密度。

  ⑥贮存及使用的稳定性保证粉品贮存及使用时的稳定性,必须将吸湿性原料用量控制在一定范围内,终产品的含水量也要控制。产品含水量与配方中的各组分配比有关。

合成洗衣粉的生产工艺[1]

  洗衣粉是最常用的日用品。洗衣粉的基本原料、配方和生产方法都影响其性能。洗衣粉有多种生产工艺,现简介如下。

  (1)湿混工艺

  该法是生产洗衣粉最简陋的一种方法,使用。

  (2)干混工艺

  该法是制造洗衣粉最简单的一种方法,气,危害生产人员和用户的健康。

  (3)简单吸收法

  产品质量不稳定,劳动强度较大。现已很少由于该法能耗高,生产时粉尘飞扬,污染空

  简单吸收法是一种投资小、设备简单,但劳动强度较大的方法。制得的产品含水量高,只能用于洗涤棉、麻等重垢物料和清洗地面等用途。所以目前很少使用。

  上述三种方法由于劳动强度较大;或因能耗高、污染空气,危害生产人员和用户的健康;或因产品质量难以保证等原因。现已淘汰或很少使用。

  (4)吸收中和法

  吸收中和法是在简单吸收法基础上发展起来的,吸收中和法操作也很简单,将干料先加入混合器内,开动搅拌,将磺酸慢慢加入。如果使用90%(质量分数)型磺酸,中和反应立即发生,所以加酸速率应控制使未吸收的过量酸不致过多为宜。如果使用100型磺酸盐,则反应速度较慢,加酸速率可以快些,使酸尽量分散开。当粉料呈均匀的褐蓝色时,表明磺酸已分散均匀,此时加入成品量2%的水,促进中和反应进行。随着中和反应的进行,粉料转成浅黄色,然后可继续加入硅酸钠和荧光增白剂等添加物,一般情况下,装料量为300~500kg的混合器反应可在30min之内完成。反应好的粉剂卸在混凝土地面上,老化过夜,再进行粉碎、包装。操作时先将前三种干料投入混合器中,边搅拌边加入烷基苯磺酸,然后加入硅酸钠。

  如果成品中要加入过硼酸钠等漂白剂和荧光增白剂,则取已粉碎好的粉剂89.9%(质量分数),连同10.0%(质量分数)过硼酸钠和0.1%(质量分数)荧光增白剂一起加入}昆合器中,搅拌数分钟即得成品

  如果使用的磺酸是直链烷基苯磺酸.则粉剂易发生黏结现象。可加入少许甲苯磺酸盐或胶体二氧化硅来克服黏结现象。

  (5)滚筒干燥法

  滚筒干操法适用于制取高活性剂含量的洗涤剂,这种洗涤剂含助剂较少,甚至不加助剂,主要用于工业洗涤剂配制,或为干混法提供表面活性剂原料。滚筒有两种形式:一种是双旋转加热滚筒.料浆由滚筒上部进入两个滚筒之间的空隙;另一种是浸沾式双滚筒干燥器,浆料放在滚筒底下的料盘内,滚筒不断地将浆料从料盘沾起进行干燥。干燥后的薄层连续地用刮刀刮下落到传送带上运至料仓。

  使用此法时,应注意进入滚筒的料浆的均一性,从调配好料浆至干燥成粉的过程中.料浆中不应产生离析或分层现象。

  (6)中和造粒法

  中和造粒法生产的产品近似于喷雾干燥法生产的产品,但生产成本降低5%左右。中和造粒法分为三个步骤:固体物料的预混合,中和造粒和产品的轻化。

  ①固体物料的预混合

  将所有固体物料组分分批加入到旋转混合器内,可允许加入3%左右的液体组分,使配方中所有的固体物料充分混合,碳酸钠物料得到均匀分布,以保证物料各部分的碱度一致。

  ②中和造粒

  用一台特殊的反应器来实现,该设备包括一根在一台小容积内转动的上面装有适当的叶片的轴,叶片的倾斜度和转动速度均可以调节,以使洗涤剂完全中和和粒化。用空气雾化的磺酸和预混合的固体物料在反应器内连续进行配料,使磺酸得到充分中和,在反应器内物料仅停留数秒钟。

  ③产品的轻化

  在中和造粒反应器出来的产品的堆密度大约为400~450g/L。有两种轻化方法,一种是冷却粒状洗涤剂在流动床冷却器上用空气冷却,中和反应器出口温度约为55℃,冷却后温度低于35℃,然后进行后配料得到堆密度为400~450g/L.的产品;第二种方法为粒状洗涤剂先在一台特殊的流动床交换器上用空气加热,根据加入五水硼砂的量将其堆密度降到约300g/L,后,到冷流动床上冷却,再进行后配料。

  中和造粒法也适用于复配型表面活性剂的配方,在洗涤去污力相同时,可节约5%的表面活性剂。故用此法生产的洗涤剂价格便宜。

  (7)喷雾干燥法

  该法是目前我国生产粉状洗涤剂的主要方法,其工艺流程分为预处理、干燥和后处理三个工序。预处理工序是在50~80℃下将表面活性剂和各类助洗剂配成含水量30%~50%的均一料浆,过滤后由高压泵送到喷雾器在干燥塔内雾化喷出。在通常情况下,为使粉状洗涤剂粒径达到500~550um,需在干燥塔内将料浆雾滴直径控制在400um左右,为此多采用孔径为2.4~3.Omm和30~40kgf/cm2(1kgf/cm2—98.0665kPa)压力的喷嘴。干燥工序中最重要的设备是干燥塔,该塔一般高20~30m,直径5~6m,塔顶2~3m处安装10~20只喷嘴,以30-60度角将料浆喷出。雾滴在塔内遇从下而上通入的250~300℃的热空气后,表面迅速干燥,并随着颗粒内部水分的蒸发形成空心颗粒结构自塔底以50~80℃流出。经30度冷空气冷却老化促使粉体结晶水的生成,形成流动性好的粉粒,再经筛分、加香等后处理工序包装成型。

  该工艺的优点是产品质量稳定,成型粉体为空心粒状。视密度较小,适合我国消费现状。因此在日渐增多的新型洗衣粉生产技术的竞争中保持了旺盛的生命力。特别是中小型高塔喷雾成型设备价格已能降至十万至几十万元。

  该工艺缺点是投资大、能耗高,不能生产高非离子表面活性剂含量的浓缩型产品。

  (8)喷雾干燥混合法

  该法是将非热敏性且不会造成喷雾困难的各类原料配成料浆进行喷雾干燥,然后将热敏性原料,如酶、漂白剂、非离子表面活性剂在一喷雾混合器中加入到经喷雾干燥的粉体之上混合均匀。然后筛分加香包装。

  这种方法是喷雾干燥法的改良,它既能保持粉体低视密度的外现,又能在配方中加入高浓度非离子活性物及热敏添加剂.增加产品品种,是目前我国许多厂家采用的成型生产方法。

  (9)附聚成型工艺

  附聚就是将粉状物料与液体原料进行黏性混合并形成粒状附聚物的过程。这是一种物理作用与化学作用同时发生的混合过程,产品经瞬间均质化混合能形成均一化颗粒.每个颗粒组成都能代表整个配方,粉体流动性好,视密度较高,适于生产超浓缩型洗衣粉,是目前发展较快的洗涤剂成型新技术。

  ①附聚成型工艺附聚成型法的生产工艺通常包括4~7个工序.其中附聚、调理(老化)、筛分和包装是必备工序,预混合、干燥和后配料为选用工序。

  a.预混合是将某些原料在进入附聚器前先行混合。预混物料可以是部分固体原料和部分液体原料的混合物。以促进某些原料的水合作用;也可以是干料和干料的混合物、液体原料与液体原料的混合物,可增加物料混合的均匀度,并提高附聚器的生产能力。最简单的预混合操作是采用螺旋输送机作附聚器的进料装置.使于物料在输送过程中得到混合;液体物料的混合在捏合混合机中进行。

  b.附聚工序是使物料完成游离水转变成结合水的水合过程.由于水合热的释放.体系内的温度将升高,一般可达35~45℃。在这样的温度下,只存在碳酸钠一水合物和三聚磷酸钠六水合物。水合过程需要时间,这个过程在附聚器内往往进行得不完全.物料通常还有一定的黏性,所以必须进行调理(老化),使其成为自由流动的、不结块的最终产品。

  c.调理就是把从附聚器出来的产品停放一段时间.使它们的水合反应进行完全。如果老化后的产品含游离水大于3%,还必须进行干燥,以防止产品结块。调理和干燥也可以结合在一起通过流化床进行。

  虽然附聚成型的工艺条件比较温和,但有些原料,如酶制剂、漂白剂和氯代异氰尿酸盐杀菌剂等,对温度和湿度仍很敏感。易于失活或变性,这些物料要在筛分工序之后用后配料方法解决。后配料扩大了产品的多样性。

  ②附聚成型的主要设备最早的附聚成型设备基本上是一些混合器,其中有固定混合器、带有喷嘴的旋转混合器、带有液体分散的旋转式混合器、双壳式混合器以及连续式曲拐混合器。最近十几年来,研制成功了许多更符合附聚特点的附聚装置.主要有:生产能力为100t/h的转鼓式附聚器。能力为91t/h的立式附聚器.能力为61.2t/h的“Z”形附聚器,能力为20.4t/h的斜盘附聚器以及双锥式附聚器等。

参考文献

  1. 1.0 1.1 1.2 1.3 王慎敏,巩桂芬主编.衣用洗涤用品 日用洗涤剂 配方·示例·工艺.化学工业出版社,2011.06.
  2. 张智清.第七章 日用百货商品 商品知识:商品经营专业.高等教育出版社,2002年.
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