Карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ) в моющих средствах: марки и дозировка

Карбоксиметилцеллюлозу (КМЦ, CMC) вводят в моющие средства для стирки как антиресорбционную добавку: она адсорбируется на хлопковых волокнах и на частицах загрязнений, отделенных от ткани, а ее отрицательный заряд удерживает эти загрязнения во взвешенном состоянии в моющем растворе и не дает им снова осесть на одежду. В стиральных порошках применяют экономичную техническую КМЦ, обычно в количестве 0.5–2.0 % от рецептуры, с чистотой около 55–70 % и степенью замещения (СЗ, DS) 0.4–0.6. В жидких моющих средствах и мыле используют марки высокой чистоты — главным образом для загущения. КМЦ действует на хлопке и хлопковых смесовых тканях, но не на полиэфире, поэтому в средствах для стирки смешанного белья ее сочетают с полимером для удаления загрязнений (soil-release).

Как КМЦ (CMC) предотвращает ресорбцию загрязнений

При стирке ПАВ и билдеры отделяют от ткани твердые загрязнения — глину, сажу и пигменты. Без дополнительной защиты часть их снова оседает, и белый хлопок постепенно сереет. КМЦ (CMC) — анионный полимер: в щелочном моющем растворе ее карбоксилатные группы несут отрицательный заряд. Она адсорбируется на хлопке, который сам является целлюлозой, и на взвешенных загрязнениях, поэтому обе поверхности приобретают одноименный заряд и отталкиваются друг от друга. Загрязнения остаются в моющем растворе и удаляются с водой при полоскании.

Эффект накапливается от стирки к стирке, поэтому его оценивают по сохранению белизны в течение нескольких циклов, а не по удалению пятен за одну стирку. КМЦ (CMC) слабо действует на жировые загрязнения и на гидрофобные синтетические волокна, такие как полиэфир; в средствах для стирки смешанного белья ее сочетают с полимером для удаления загрязнений (soil-release), который выполняет эту задачу.

Какая марка КМЦ (CMC) для какого моющего средства

Техническая или высокочистая КМЦ (CMC)?

Чистота — это доля сухого продукта, которую составляет Na-КМЦ (CMC), а не хлорид натрия и гликолят натрия, остающиеся после реакции. Стиральный порошок и так содержит сульфат натрия, карбонат натрия и другие соли, поэтому эти побочные продукты в нем не вредят, а техническая марка дает тот же антиресорбционный эффект за меньшие деньги. В жидком средстве соль влияет на вязкость, прозрачность и стабильность, поэтому в жидких моющих средствах и мыле используют очищенные марки.

Сколько КМЦ (CMC) добавлять

Типичный стиральный порошок содержит 0.5–2.0 % технической КМЦ (CMC). У верхней границы диапазона находятся компактные порошки и порошки премиум-класса, а также рецептуры для жесткой воды или сильно загрязненных хлопковых тканей. Поскольку технические марки поставляются с чистотой 55–70 %, сравнивайте марки по содержанию активного вещества: 1 % марки с чистотой 60 % дает около 0.6 % Na-КМЦ.

В жидких моющих средствах дозировку определяет требуемая вязкость. Проведите серию опытов с возрастающей дозировкой в собственной основе и измеряйте вязкость при температуре, при которой продукт будет храниться и транспортироваться. В концентрированных универсальных жидких средствах для стирки с высоким содержанием ПАВ и низким содержанием воды КМЦ (CMC) трудно раствориться, поэтому перед масштабированием проверьте стабильность в течение нескольких недель.

Как вводить КМЦ (CMC) в порошковые и жидкие средства

• Порошки распылительной сушки: вводите КМЦ (CMC) в композицию в крутчере перед сушильной башней, где низковязкая марка сохраняет прокачиваемость суспензии, или смешивайте ее всухую с базовым порошком после башни.
• Порошки сухого смешения: смешивайте КМЦ (CMC) с другими сухими компонентами; гранулированная марка снижает пыление и расслоение смеси.
• Жидкие средства: постепенно засыпайте КМЦ (CMC) в водную фазу при интенсивном перемешивании до добавления ПАВ и солей или предварительно смачивайте ее смешивающимся с водой нерастворителем, например пропиленгликолем или глицерином, чтобы избежать образования комков.
• Перед измерением вязкости дождитесь полной гидратации; высоковязким маркам требуется больше времени.

Как испытывать антиресорбционное действие

1. Выстирайте стандартные образцы белой хлопковой ткани вместе с искусственным загрязнителем в своем моющем средстве — с КМЦ (CMC) и без нее.
2. Повторите стирку в течение нескольких циклов при фиксированных условиях: жесткость воды, температура, дозировка и модуль ванны.
3. Измерьте белизну или коэффициент отражения до первой стирки и после последней: чем меньше потеря, тем лучше антиресорбционное действие.
4. Если вы продаете продукцию на рынках, где распространены смесовые ткани, добавьте образцы полиэфирной и хлопково-полиэфирной ткани: они покажут, где нужен полимер для удаления загрязнений (soil-release).

ASTM D4008 — лабораторное руководство по этому испытанию, а китайский стандарт GB/T 13174 регламентирует определение моющей способности средств для стирки и их эффективности при многократной стирке. Результаты сильно зависят от используемых загрязнителя и ткани, поэтому согласуйте их вместе с эталонным моющим средством, прежде чем сравнивать марки или поставщиков.

Как составить спецификацию на КМЦ (CMC) для моющих средств

• Чистота (содержание активного вещества) в пересчете на сухое вещество с указанием метода испытаний.
• Вязкость с указанием концентрации, температуры и вискозиметра; для марок для моющих средств ее обычно нормируют для 2 % раствора.
• Диапазон СЗ (DS), pH и влажность.
• Размер частиц или гранулированная форма, если на вашей линии важны пыление и текучесть.
• Сертификат анализа с каждой партией и архивный образец утвержденной партии.