Estudo da fórmula de um detergente de lavandaria não-iónico

Abstract

Atualmente, os detergentes de lavandaria são cada vez mais populares uma vez que podem ser doseados automaticamente na máquina de lavar e embutir uma série de propriedades às fibras, tais como maciez, resistência e brilho. Uma vez que são produtos consumíveis, a produção e venda de detergentes para a roupa tem um papel muito importante no volume de negócios de qualquer indústria de detergentes. Para reduzir o custo de produção de um detergente não-iónico, diminuiu-se a percentagem de um dos componentes mais caros, o limoneno, e a razão entre os dois agentes tensioativos presentes na fórmula inicial, Tensidrol e Tridac, foi alterada, e nove novas fórmulas foram testadas. Além disso, foi também estudada uma nova combinação de dois tensioativos, Neutronic e Tridac. Um total de 19 formulações com diferentes concentrações de três componentes (limoneno, tridac e tensidrol ou neutronic) foram testadas e comparadas com uma das formulações comercializadas atualmente. Foram efetuados testes de controlo de qualidade: monotorização do pH, da condutividade, da massa específica e do peso seco, comprovando que a formulação com menor custo de produção se comportava da mesma forma que a fórmula comercializada atualmente. O regulador de espuma utilizado demonstrou ser pouco eficiente, apresentando tendência para precipitar e aglutinar, não exercendo a sua função. Ao avaliar a estabilidade da fórmula a alta temperatura e a longo prazo, foi possível observar a degradação química do branqueador ótico e de parte do corante, indicando suscetibilidade das fórmulas ao calor. A avaliação do Cloud Point permitiu definir uma zona de temperatura ótima para a utilização das formulações. Para inferir acerca do desempenho das fórmulas, foram efetuados testes de Karl Fischer, comprovando que a percentagem de matéria ativa nas fórmulas era relativamente constante, mantendo-se sempre acima de 20%. Os testes de Dispersão Dinâmica de Luz (DLS) foram usados com o intuito de determinar o tamanho médio das micelas presentes, obtendo-se valores na ordem dos 40 a 70nm. Com os testes de DLS foi possível ainda excluir ou incluir a presença de impurezas nas matérias-primas. A reologia permitiu confirmar o comportamento Newtoniano de todas as formulações, bem como identificar as que apresentavam viscosidades mais reduzidas. Os espectros FTIR-ATR permitiram confirmar a presença de vários grupos funcionais importantíssimos para o funcionamento do detergente e possibilitaram a identificação de um espectro impressão digital da fórmula que pode ser utilizado pela empresa na rotina de aprovação de produtos. A avaliação da Tensão Superficial serve como um bom indicador da capacidade de detergente de cada formulação, obtendo-se valores entre 26 a 28 dyn/cm, indicando boa capacidade de diminuir a tensão superficial da água. A formulação com melhor relação preço de produção/desempenho desenvolvida neste trabalho foi a fórmula F9 que representa uma redução do preço original em 9,3%, sem alterar as propriedades e o desempenho da fórmula.

Currently, laundry detergents are increasingly popular as they can be automatically dosed into the washing machines and embed a number of properties to the fibers like softness, resiliency and brightness. Because they are consumed when used, the production and sale of laundry detergents has a very important role in the turnover of any detergent industry. To reduce the production cost of a non-ionic detergent, the percentage of one of its most expensive components - limonene - was decreased and the ratio of the two surfactants present on the initial formula - Tensidrol and Tridac - was changed, and nine new formulas were tested. In addition, a new combination of two surfactants - Neutronic and Tridac - was also studied. A total of 19 formulations with different concentrations of the three components (limonene, tridac and tensidrol or neutronic) were tested and compared with one of the formulations currently marketed. Quality control tests were performed: motorization of pH, conductivity, specific mass and dry weight, proving that the formulation with lower production cost behaved in the same way as the currently marketed formulation. The foam regulator used proved to be inefficient, with a tendency to precipitate and coalesce, thus not exercising its function. When evaluating the stability at long-term and high temperatures, it was possible to observe chemical degradation of the optical brightener and part of the dye, indicating susceptibility of the formulations to heat. The evaluation of the Cloud Point enabled the definition of an optimum temperature zone to the use of the formulations. To deduce the performance of the formulas, Karl Fischer tests were performed, showing that the active material was fairly constant, whilst maintaining more than 20% of active material. Dynamic Light Scattering (DLS) was used in order to determine the average size of the micelles present, yielding values in the range of 40 to 70nm. With DLS it was also possible to exclude or include the presence of impurities in the raw materials. The rheology allowed to confirm the Newtonian behavior of all formulations and to identify those having lower viscosities. The FTIR-ATR spectra allowed to confirm the presence of various functional groups with extreme importance to the functioning of the detergent and made possible the identification of a fingerprint spectrum of the formula, that can be used by the company on a day-to-day product approval. Evaluation of Surface Tension serves as a good indicator of the capacity of each detergent formulation, yielding values between 26 and 28 dyn/cm, indicating a good ability to reduce the water’s surface tension. The formulation with better value for production cost/performance developed in this study was the formulation named F9 which represents a reduction from the original price by 9.3%, without changing the properties and performance of the formula.