DETERGENTES - Laboratorio FIRP

1 DETERGENTES COMPONENTES, FABRICACION, FORMULAS Contenido 1. COMPONENTES DE LAS FORMULACIONES 1 2. PRODUCCION DE DETERGENTE EN POLVO .. 9 3. FORMULACIONES TIPICAS DE 14 4. REFERENC AS BIBLIOGR 19 Cuaderno FIRP S332A 1 DETERGENTES 1. COMPONENTES de las FORMULACIONES DETERGENTES Para lograr su papel limpiador, un detergente debe producir numerosos fen menos, los cuales dependen en general del tipo de sustrato, del tipo de sucio y de las condiciones. As se han dise ado f rmulas especificas capaces de actuar con eficiencia en casos particulares, y f rmulas generales con resultados m s o menos satisfactorios en la mayor a de los casos.

2 En estas formulaciones entran un gran n mero de componentes cuyos papeles se complementan uno a otro, a menudo con un efecto de sinerg a, es decir un resultado mejor que la suma de los efectos independientes de cada uno de los componentes. A continuaci n se mencionan los diferentes tipos de componentes que se encuentran en formulaciones DETERGENTES y el papel que juegan. Surfactantes Los surfactantes ani nicos (sulfonatos, ester-sulfatos, jabones) y noi nicos (alcoholes o fenoles etoxilados) act an como agentes de mojabilidad del sustrato, rebajan la tensi n interfacial, se adsorben y cambian el potencial superficial, emulsionan el sucio liquido, y dispersan las part culas s lidas.

3 En algunas aplicaciones especiales se usan las propiedades bactericidas de los surfactantes cati nicos, tales como en formulaciones desinfectantes, en los cuales est n a menudo asociados con surfactantes noi nicos. Los surfactantes anf teros no se usan generalmente como surfactantes nicos en formulaciones DETERGENTES por su alto costo, sino como aditivos dispersantes de jabones de calcio (Lime soap dispersing agents LSDA en ingl s). Agentes secuestrantes mejoradores (Builders) Estos agentes tienen como prop sito mejorar la acci n limpiadora del surfactante mediante varios efectos.

4 Su principal acci n es secuestrar a los cationes divalentes del agua dura (calcio, magnesio) para evitar la interacci n de estos iones con los surfactantes. La eliminaci n se hace en forma de solubilizaci n (quelato), precipitaci n, o intercambio j nico. Otra de las acciones de los mejoradores es mantener el pH de la soluci n detergente a un valor alcalino, neutralizar los cidos grasos libres y formar jabones in-situ en la interfase. Tambi n aumentan el potencial (negativo) de superficie de los textiles y de los sucios y por tanto inhiben la redeposici n.

5 Existen dos tipos de agentes mejoradores: los inorg nicos y los org nicos. Los m s utilizados en la actualidad son los agentes mejoradores inorg nicos solubles, principalmente fosfatos, y en menor grado silicatos y carbonatos de sodio, o insolubles como las zeolitas (alumino-silicatos naturales o sint ticos): - sodio tri(poli)fosfato Na5P3O10 (STP) - sodio pirofosfato Na4P2O7 - sodio silicato x Na2O y SiO2 - sodio carbonato Na2CO3 - sodio aluminosilicato SASIL ; Zeolita A Na2O Al3O3 2 SiO2 x H2O Cuaderno FIRP S332A 2 DETERGENTES Estas sustancias secuestran los cationes divalentes por quelataci n (soluble) o intercambio in nico (insoluble).

6 La figura 1 indica estos dos mecanismos. La utilizaci n extensiva de fosfatos en formulaciones DETERGENTES ha producido un nuevo tipo de contaminaci n de aguas llamada eutroficaci n. Este fen meno proviene del enriquecimiento excesivo de las aguas en fitonutrientes, el cual resulta en un crecimiento abundante de las algas y otras plantas, lo que agota el ox geno disuelto y acaba con la fauna acu tica. Este fen meno, que hab a sido observado hace varias d cadas cerca de la salida de aguas negras conteniendo materias org nicas, se ha vuelto incontrolable en ciertos casos por la acci n fertilizante adicional de los fosfatos proviniendo del uso extensivo de DETERGENTES .

7 En los ltimos 20 a os se ha tratado de hallar un sustituto econ mico a los fosfatos. Sin embargo, ni los silicatos ni los carbonatos han dado resultados comparables. La tendencia actual es utilizar mezclas STP/SASIL en exceso sobre la dureza del agua, lo que permite una acci n secuestrante incluso durante el enjuague. Figura 1. Acci n secuestrante de dos mejoradores inorg nicos. Sodio Tri(poli)Fosfato STP y Sodio Alimino Silicato SASIL (Zeolita) Por otra parte se han realizado numerosas investigaciones para desarrollar sustitutos org nicos a los fosfatos (v ase Figura 2).

8 Secuestrantes eficientes como el etileno-diamina-tetracetato (EDTA) son demasiado costosos para su uso en DETERGENTES corrientes. Se descubri hace unos 20 a os que el nitrilo-triacetato de sodio (NTA) pod a ser un excelente sustituto de los fosfatos; desafortunadamente hay cierta controversa de que pueda ser cancer geno y por lo tanto su producci n ha sido considerablemente reducida. Cuaderno FIRP S332A 3 DETERGENTES Figura 2. Agentes mejoradores secuestrantes org nicos La qu mica org nica puede proveer numerosas estructuras con capacidad secuestrante con hetero tomos S, N, P O.

9 Sin embargo los tres primeros pueden provocar problemas de contaminaci n ambiental, por lo tanto queda s lo el ltimo. Se han encontrado varias estructuras de tipo alfa-eter-carboxilato (v ase Figura 2) que mimetizan el desempe o de los fosfatos, particularmente el carboximetil-tartronato (CMT), el carboximetil-oxisuccinato (CMOS) y el tris-(carboximetoximetil)-etano (TMETA). Tales sustancias presentan un poder secuestrante del mismo orden que el STP y pueden biodegradarse r pidamente en lodo activado. Tambi n se han propuesto polielectrolitos para tales efectos; poseen un poder secuestrante netamente mejor que el STP pero no son f cilmente biodegradables.

10 La Tabla 1 indica algunas de las estructuras m s comunes y su or gen. Cuaderno FIRP S332A 4 DETERGENTES Tabla 1. Algunos policarboxilatos (X = -COONa) Materia prima Reacci n Policarboxilato Acido acr lico Polimerizaci n -CH2-CHX- Acido mal ico Polimerizaci n -CHX-CHX- Almid n Oxidaci n -CHX-CH(CH2OH)-O-CHX-O- Acido alg nico Oxidaci n -CHX-CHX-O-CHX-O- Epoxisuccinato Polimerizaci n -CHX-CH2-O- Agentes dispersantes de jabones de calcio (LSDA) Muchas formulaciones DETERGENTES liquidas y en polvo para m quina de lavar contienen sales alcalinas de cidos grasos, es decir jabones cuyo papel es reducir la espuma.