Канадская ассоциация мыла и моющих средств (SDAC) признает, что понимание общественностью безопасности и преимуществ чистящих средств имеет решающее значение для их правильного использования. Чтобы способствовать этому пониманию, мы составили краткое изложение основных достижений в истории чистящих средств, включая химический состав того, как они работают; процедуры, используемые для оценки их безопасности для людей и окружающей среды; функции различных продуктов и их ингредиентов; и наиболее распространенные производственные процессы.

Этот раздел представляет собой ценный информационный ресурс о чистящих средствах для потребителей, преподавателей, студентов, средств массовой информации, государственных служащих, предприятий и других лиц.

Химия

Чтобы понять, что необходимо для эффективной очистки, полезно иметь базовые знания в области химии мыла и моющих средств.

Вода, жидкость, обычно используемая для очистки, имеет свойство, называемое поверхностным натяжением. В теле воды каждая молекула окружена другими молекулами воды и притягивается ими.Однако на поверхности эти молекулы окружены другими молекулами воды только со стороны воды. Напряжение создается, когда молекулы воды на поверхности втягиваются в тело воды. Это натяжение вызывает скопление воды на поверхности (стекло, ткань), что замедляет смачивание поверхности и препятствует процессу очистки. Вы можете увидеть действие поверхностного натяжения, поместив каплю воды на столешницу. Капля сохранит форму и не растечется.

В процессе очистки необходимо уменьшить поверхностное натяжение, чтобы вода могла растекаться и намочить поверхности.Химические вещества, которые способны делать это эффективно, называются поверхностно-активными веществами или поверхностно-активными веществами. Говорят, что они делают воду «более влажной».

Поверхностно-активные вещества выполняют и другие важные функции при очистке, такие как разрыхление, эмульгирование (диспергирование в воде) и удерживание почвы во взвешенном состоянии до тех пор, пока ее не смывают. Поверхностно-активные вещества также могут обеспечивать щелочность, что полезно для удаления кислых почв.

Поверхностно-активные вещества классифицируются по своим ионным (электрический заряд) свойствам в воде: анионные (отрицательный заряд), неионные (отсутствие заряда), катионные (положительный заряд) и амфотерные (положительный или отрицательный заряд).

Мыло — это анионное поверхностно-активное вещество. Другие анионные, а также неионные поверхностно-активные вещества являются основными ингредиентами современных моющих средств. Теперь давайте подробнее рассмотрим химию поверхностно-активных веществ.

SOAPS

Мыла представляют собой водорастворимые натриевые или калиевые соли жирных кислот. Мыло получают из жиров и масел или их жирных кислот путем химической обработки сильной щелочью.

Сначала рассмотрим состав жиров, масел и щелочей; Затем мы рассмотрим процесс изготовления мыла.

Жиры и масла

Жиры и масла, используемые в мыловарении, происходят из животных или растительных источников. Каждый жир или масло состоит из особой смеси нескольких различных триглицеридов.

В молекуле триглицерида три молекулы жирных кислот присоединены к одной молекуле глицерина. Есть много типов триглицеридов; каждый тип состоит из своей особой комбинации жирных кислот.

Жирные кислоты — это компоненты жиров и масел, которые используются при производстве мыла.Это слабые кислоты, состоящие из двух частей:

Группа карбоновой кислоты, состоящая из одного атома водорода (H), двух атомов кислорода (O) и одного атома углерода (C), а также углеводородной цепи, присоединенной к группе карбоновой кислоты. Как правило, он состоит из длинной прямой цепи атомов углерода (C), каждая из которых несет два атома водорода (H).

Щелочь

Щелочь — это растворимая соль щелочного металла, такого как натрий или калий. Первоначально щелочи, используемые в мыловарении, получали из золы растений, но теперь их производят в промышленных масштабах.Сегодня термин щелочь описывает вещество, которое химически является основанием (противоположностью кислоты) и которое реагирует с кислотой и нейтрализует ее.

Обычными щелочами, используемыми в мыловарении, являются гидроксид натрия (NaOH), также называемый каустической содой; и гидроксид калия (КОН), также называемый едким калием.

Как делают мыло

Омыление жиров и масел — наиболее широко используемый процесс мыловарения. Этот метод включает нагревание жиров и масел и их реакцию с жидкой щелочью с образованием мыла и воды (чистое мыло) плюс глицерин.

Другой важный процесс мыловарения — нейтрализация жирных кислот щелочью. Жиры и масла гидролизуются (расщепляются) паром под высоким давлением с образованием сырых жирных кислот и глицерина. Затем жирные кислоты очищают перегонкой и нейтрализуют щелочью, чтобы получить мыло и воду (чистое мыло).

Когда щелочь представляет собой гидроксид натрия, образуется натриевое мыло. Натриевое мыло — это «твердое» мыло. Когда щелочь представляет собой гидроксид калия, образуется калиевое мыло.Калиевое мыло более мягкое и содержится в некоторых жидких мылах для рук и кремах для бритья.

Карбоксилатный конец молекулы мыла притягивается к воде. Его называют гидрофильным (водолюбивым) концом. Углеводородная цепь притягивается маслом и жиром и отталкивается водой. Он известен как гидрофобный (ненавидящий воду) конец.

Как жесткость воды влияет на очистку

Хотя мыло — хорошее чистящее средство, его эффективность снижается при использовании в жесткой воде.Жесткость воды вызвана наличием в ней минеральных солей, таких как кальций (Ca) и магний (Mg), а иногда и железа (Fe) и марганца (Mn). Минеральные соли реагируют с мылом с образованием нерастворимого осадка, известного как мыльная пленка или пена.

Мыльная пленка не смывается легко. Он имеет тенденцию оставаться сзади и оставляет видимые отложения на одежде и делает ткань жесткой. Он также прикрепляется к внутренней части ванн, раковин и стиральных машин.

Некоторое количество мыла расходуется при реакции с минералами жесткой воды с образованием пленки.Это уменьшает количество мыла, доступного для очистки. Даже при стирке одежды в мягкой воде некоторые минералы жесткости вносятся почвой на одежду. Молекулы мыла не очень универсальны и не могут быть адаптированы к сегодняшнему разнообразию волокон, температурам стирки и условиям воды.

ПОВЕРХНОСТИ В МОЮЩИХ СРЕДСТВАХ

Моющее средство является эффективным чистящим средством, поскольку содержит одно или несколько поверхностно-активных веществ. Благодаря своему химическому составу поверхностно-активные вещества, используемые в моющих средствах, могут быть разработаны так, чтобы они хорошо работали в различных условиях.Такие поверхностно-активные вещества менее чувствительны, чем мыло, к минералам жесткости в воде, и большинство из них не образуют пленки.

Моющие поверхностно-активные вещества были разработаны в ответ на нехватку животных и растительных жиров и масел во время Первой и Второй мировых войн. Кроме того, для более эффективной очистки требовалось вещество, устойчивое к жесткой воде. В то время было обнаружено, что нефть является богатым источником для производства этих поверхностно-активных веществ. Сегодня моющие поверхностно-активные вещества производятся из различных нефтехимических продуктов (полученных из нефти) и / или олеохимических веществ (полученных из жиров и масел).

Нефтехимия и олеохимия

Подобно жирным кислотам, используемым в мыловарении, как нефть, так и жиры и масла содержат углеводородные цепи, которые отталкиваются водой, но притягиваются к маслам и жирам в почвах. Эти источники углеводородных цепей используются для создания ненавидящего воду конца молекулы поверхностно-активного вещества.

Прочие химические вещества

Химические вещества, такие как триоксид серы, серная кислота и оксид этилена, используются для получения водолюбивого конца молекулы поверхностно-активного вещества.

Щелочи

Как и в мыловарении, щелочь используется для производства моющих поверхностно-активных веществ. Гидроксид натрия и калия являются наиболее распространенными щелочами.

Как производятся моющие поверхностно-активные вещества

Анионные ПАВ

Химическое вещество реагирует с углеводородами, полученными из нефти или жиров и масел, с образованием новых кислот, подобных жирным кислотам.

Во второй реакции к новым кислотам добавляется щелочь, чтобы получить один тип молекулы анионного поверхностно-активного вещества.

неионные ПАВ

молекул неионных поверхностно-активных веществ получают путем сначала превращения углеводорода в спирт, а затем реакции жирного спирта с этиленоксидом.

Эти неионные поверхностно-активные вещества могут далее реагировать с серосодержащими кислотами с образованием другого типа анионного поверхностно-активного вещества.

КАК ДЕЙСТВУЮТ МЫЛО И МОЮЩИЕ СРЕДСТВА

Эти типы энергии взаимодействуют между собой и должны находиться в надлежащем балансе. Давайте посмотрим, как они работают вместе.

Предположим, у нас есть жирная жирная грязь на одежде. Сама по себе вода не уберет эту почву. Одна из важных причин заключается в том, что масло и жир, присутствующие в почве, отталкивают молекулы воды.

Теперь добавим мыло или моющее средство. Ненавидящий воду конец поверхностно-активного вещества отталкивается водой, но притягивается к маслу в почве. В то же время водолюбивый конец притягивается к молекулам воды.

Эти противодействующие силы разрыхляют почву и удерживают ее в воде. Теплая или горячая вода помогает растворить жир и масло в почве.Встряхивание стиральной машины или трение руками помогают удалить почву.

История

Истоки личной гигиены восходят к доисторическим временам. Поскольку вода необходима для жизни, первые люди жили рядом с водой и кое-что знали о ее очищающих свойствах или, по крайней мере, о том, что она смывает грязь с их рук.

Мылообразный материал, найденный в глиняных цилиндрах при раскопках древнего Вавилона, свидетельствует о том, что мыловарение было известно еще в 2800 году до нашей эры.C. Надписи на цилиндрах говорят, что жиры были сварены с золой, что является методом изготовления мыла, но не относятся к цели «мыла». Позже такие материалы использовались в качестве средств для укладки волос.

Записи показывают, что древние египтяне регулярно купались. Папирус Эберса, медицинский документ примерно 1500 г. до н. э., описывает объединение животных и растительных масел с щелочными солями для образования мылоподобного материала, используемого для лечения кожных заболеваний, а также для стирки

Примерно в то же время Моисей дал израильтянам подробные законы, регулирующие личную чистоту.Он также связал чистоту со здоровьем и религиозным очищением. Библейские источники предполагают, что израильтяне знали, что смешивание пепла и масла дает нечто вроде геля для волос.

Ранние греки купались из эстетических соображений и, по-видимому, не использовали мыло. Вместо этого они очищали свои тела блоками из глины, песка, пемзы и золы, затем мазались маслом и соскребали масло и грязь металлическим инструментом, известным как стригил. Еще они использовали масло с золой. Одежду стирали ручьями без мыла.

Мыло получило свое название, согласно древнеримской легенде, от горы Сапо, где приносили в жертву животных. Дождь смыл смесь растопленного животного жира или сала и древесной золы в глинистую почву вдоль реки Тибр. Женщины обнаружили, что эта глиняная смесь делает их более чистыми с гораздо меньшими усилиями.

Древним германцам и галлам также приписывают открытие вещества, называемого мылом, сделанного из жира и золы, которое они использовали для окрашивания своих волос в красный цвет.

По мере развития римской цивилизации росло и купание.Первая из знаменитых римских бань, в которую вода поступала по акведукам, была построена около 312 г. до н. Э. Ванны были роскошными, и купание стало очень популярным. Ко II веку нашей эры греческий врач Гален рекомендовал мыло как в лечебных, так и в очищающих целях.

После падения Рима в 467 году нашей эры и, как следствие, уменьшения купальных привычек, большая часть Европы почувствовала влияние грязи на здоровье населения. Это отсутствие личной чистоты и связанные с этим антисанитарные условия жизни в значительной степени способствовали большим бедствиям средневековья, и особенно Черной смерти 14 века. Только в 17 веке чистота и купание стали возвращаться в моду во многих странах Европы. Тем не менее, в средневековом мире были области, где личная чистота оставалась важной. Ежедневное купание было обычным явлением в Японии в средние века. А в Исландии бассейны, согреваемые водой из горячих источников, были популярными местами сбора субботним вечером.

Мыловарение было устоявшимся ремеслом в Европе к седьмому веку. Гильдии производителей мыла тщательно охраняли свои коммерческие секреты.Растительные и животные масла использовались с золой растений вместе с ароматизатором. Постепенно появилось больше разновидностей мыла для бритья и мыла, а также для купания и стирки.

Италия, Испания и Франция были первыми центрами производства мыла из-за их готовых поставок сырья, такого как оливковое масло. Англичане начали производить мыло в 12 веке. Мыловаренный бизнес был настолько хорош, что в 1622 году король Яков I предоставил мыловарю монополию на 100000 долларов в год.Еще в 19 веке мыло в некоторых странах облагалось высокими налогами как предмет роскоши. Когда высокий налог был отменен, мыло стало доступным для простых людей, а стандарты чистоты улучшились.

Важный шаг на пути к крупномасштабному промышленному производству мыла произошел в 1791 году, когда французский химик Николас Леблан запатентовал процесс производства кальцинированной соды или карбоната натрия из поваренной соли. Кальцинированная сода — это щелочь, получаемая из золы, которая соединяется с жиром с образованием мыла. Процесс Леблана позволил получить качественную недорогую кальцинированную соду.

Наука современного мыловарения зародилась примерно 20 лет спустя, когда Мишель Эжен Шеврёль, другой французский химик, открыл химическую природу и взаимосвязь жиров, глицерина и жирных кислот. Его исследования заложили основы химии жиров и мыла.

Также важным для развития мыловаренной технологии было изобретение в середине 1800-х годов бельгийским химиком Эрнестом Солвеем процесса аммиака, в котором для производства кальцинированной соды использовалась обычная поваренная соль или хлорид натрия. Процесс Solvay дополнительно снизил стоимость получения этой щелочи и повысил качество и количество кальцинированной соды, доступной для производства мыла.

Эти научные открытия, а также развитие возможностей для управления фабриками сделали мыловарение одной из самых быстрорастущих отраслей в Северной Америке к 1850 году. В то же время его широкая доступность превратила мыло из предмета роскоши в предмет повседневной необходимости. С таким широким распространением пришла разработка более мягкого мыла для ванн и мыла для использования в стиральных машинах, которые были доступны потребителям на рубеже веков.

Химия производства мыла оставалась практически неизменной до 1916 года, когда в Германии было разработано первое синтетическое моющее средство в ответ на связанную с Первой мировой войной нехватку жиров для производства мыла. Синтетические моющие средства, известные сегодня просто как моющие средства, представляют собой моющие и чистящие средства без мыла, «синтезированные» или составленные химическим путем из разнообразного сырья. Открытие моющих средств также было вызвано необходимостью в чистящем средстве, которое, в отличие от мыла, не будет соединяться с минеральными солями в воде с образованием нерастворимого вещества, известного как мыльный творог.

Производство моющих средств для дома в Северной Америке началось в начале 30-х годов прошлого века, но на самом деле оно началось только после Второй мировой войны. Прекращение поставок масел и масел во время войны, а также потребность военных в чистящем средстве, которое работало бы в богатой минералами морской воде и в холодной воде, еще больше стимулировали исследования в области моющих средств.

Первые моющие средства использовались в основном для мытья посуды вручную и стирки тонких тканей. Прорыв в разработке моющих средств для универсального использования в стирке произошел в 1946 году, когда в Соединенных Штатах было представлено первое «встроенное» моющее средство (содержащее комбинацию поверхностно-активного вещества и модификатора). Поверхностно-активное вещество является основным чистящим ингредиентом моющего средства, а модификатор помогает поверхностно-активному веществу работать более эффективно. Фосфатные соединения, используемые в качестве компонентов в этих моющих средствах, значительно улучшили характеристики, что делает их пригодными для стирки сильно загрязненного белья.

К 1953 году продажи моющих средств в США превысили продажи мыла. Теперь моющие средства практически вытеснили продукты на основе мыла для стирки, мытья посуды и уборки дома. Моющие средства (отдельно или в сочетании с мылом) также можно найти во многих кусках и жидкостях, используемых для личной гигиены.

После тех первых достижений в области моющих средств и строительной химии, деятельность по разработке новых продуктов по-прежнему была сосредоточена на разработке эффективных и простых в использовании чистящих средств, безопасных для потребителей и окружающей среды. Вот краткое изложение некоторых из этих нововведений:

1950-е годы

• Порошки для автоматических посудомоечных машин
• Жидкие средства для стирки, мытья посуды и универсальные чистящие средства
• Кондиционер для белья (добавлен цикл полоскания)
• Моющее средство с кислородным отбеливателем

1960-е

• Пятновыводители для предварительной стирки
• Стиральные порошки с энзимами
• Ферментные средства для предварительного замачивания

1970-е годы

• Жидкое мыло для рук
• Кондиционер для белья (добавлены простыни и программа стирки)
• Многофункциональные средства (например, моющее средство с кондиционером для белья)

1980-е годы

• Моющие средства для мойки охлаждающей воды
• Жидкости для автоматических посудомоечных машин
• Концентрированные порошки для стирки

1990-е годы

• Ультра (суперконцентрированные) порошковые и жидкие моющие средства
• Кондиционер для белья Ultra
• Гели для автоматических посудомоечных машин
• Заправки для стирки и чистящих средств

Безопасность

По мере изменения потребностей и образа жизни потребителей и появления новых производственных процессов промышленность мыла и моющих средств реагирует на это новыми продуктами. Приверженность безопасности является высшим приоритетом с момента начала работы компании над новым продуктом и продолжается до тех пор, пока продукт находится на рынке. Компании оценивают безопасность существующих чистящих средств, разговаривая с потребителями, анализируя научные разработки и отслеживая данные об использовании продуктов, которые могут повлиять на процесс оценки безопасности.

Чтобы определить безопасность ингредиента чистящего средства, ученые отрасли оценивают токсичность ингредиента. Токсичность обычно определяется как любое вредное воздействие химического вещества на живой организм, такой как человек, животное, растение или микроорганизм.Поскольку все химические вещества, включая воду, токсичны при определенных условиях воздействия, ученые должны учитывать ряд факторов, влияющих на воздействие. К ним относятся продолжительность и частота воздействия ингредиента; концентрация ингредиента на момент воздействия; а также путь и способ воздействия (например, через глаза, через кожу или проглатывание). Эта информация важна при оценке воздействия на людей, животных, растения или микроорганизмы.

Поскольку при оценке безопасности человека и окружающей среды рассматриваются разные типы воздействия, они оцениваются с помощью разных процедур.Однако основные этапы процесса оценки те же. В них участвуют:

• обобщение существующих данных о токсичности и воздействии;
• определение, где необходима новая информация, и, при необходимости, проведение соответствующих исследований; и
• , определяющий, находятся ли прогнозируемые уровни воздействия ниже уровней, вызывающих значительные токсические эффекты.

Этот процесс оценки безопасности позволяет ученым прогнозировать потенциальный риск, если таковой имеется, связанный с использованием ингредиента или продукта, и определять, является ли он безопасным для потребителей и окружающей среды.

Медицинская наука давно подтвердила важную взаимосвязь между чистотой и здоровьем. Регулярное использование чистящих средств имеет основополагающее значение для здоровья нашего общества и благополучия его людей.

Поскольку чистящие средства являются частью нашей повседневной жизни, важно, чтобы они не представляли значительного риска для здоровья. Рассматривая безопасность для человека отдельного ингредиента или продукта, токсикологи (ученые, которые оценивают безопасность химического вещества) обеспокоены последствиями двух типов воздействия: преднамеренного и непреднамеренного.Предполагаемое воздействие происходит при использовании чистящего средства в соответствии с инструкциями производителя. Непреднамеренное воздействие может возникнуть в результате неправильного использования, неправильного хранения или случайного контакта, например, при попадании жидкого моющего средства в глаза.

Опасности от этих типов воздействия оцениваются на основе информации, полученной с помощью тестов на острые (краткосрочные) и хронические (долгосрочные), а также на основе анализа существующих данных. Ожидаемые пути воздействия рассматриваются как часть этой оценки.

Оценка безопасности человека начинается с конкретных ингредиентов, а затем переходит ко всему продукту. Эффекты для всех ингредиентов учитываются при составлении продукта.

Токсикологи сравнивают ожидаемое воздействие с ожидаемым эффектом как при производстве, так и при использовании продукта. Как рабочие будут подвергаться воздействию на заводе? Каково предполагаемое использование продукта? Разбавлять? Неразбавленный? Ежедневно используется дома? Еженедельно на рабочем месте? Токсикологи также учитывают ожидаемый эффект от непреднамеренного воздействия.Какова потенциальная опасность, например, если ребенок выпьет продукт прямо из бутылки?

Если эта оценка безопасности человека указывает на неприемлемый риск, можно уменьшить риск, изменив производственный процесс; изменение состава для уменьшения или устранения ингредиента, способствующего токсическому эффекту; или с использованием этикеток или укупорочных средств, защищенных от доступа детей. Если риск не может быть уменьшен, продукт не будет продаваться.

Даже несмотря на то, что производители формулируют чистящие средства, чтобы гарантировать, что они безопасны или имеют очень низкий риск, нежелательное воздействие на здоровье человека все же может быть вызвано.Чтобы предупредить потребителей о конкретной опасности, бытовые чистящие средства при необходимости имеют предупреждающую маркировку. Для потребителей это одна из важнейших характеристик этикетки.

Федеральные правила регулируют использование предупреждений, касающихся безопасности человека, на этикетках бытовых чистящих средств. Правила требуют, чтобы заявления были в стандартном формате.

Наряду с процессом оценки безопасности и предупредительной маркировкой, программа обучения потребителей по правильному использованию, хранению и утилизации чистящих средств поддерживает усилия по обеспечению безопасности человека в производстве мыла и моющих средств.Кроме того, отрасль тесно сотрудничает с токсикологическими центрами, чтобы гарантировать, что в случае случайного воздействия информация о лечении доступна поставщикам медицинских услуг. Вместе эти действия позволяют потребителям использовать чистящие средства с уверенностью как в их безопасности, так и в эффективности.

Большинство бытовых чистящих средств разработаны для использования с водой и «спускаются в канализацию» в системах очистки сточных вод (городские очистные сооружения или системы септических резервуаров).Чтобы гарантировать, что продукты безопасны для окружающей среды, производители оценивают влияние ингредиентов продукта на системы очистки сточных вод, ручьи, реки, озера и устья. Научные принципы, широко признанные техническим и регулирующим сообществом, используются для оценки риска для окружающей среды этих воздействий.

Оценка экологического риска учитывает концентрации воздействия и воздействие отдельных ингредиентов. В этих оценках используются два набора информации.Один набор позволяет промышленным ученым прогнозировать концентрацию ингредиента из всех источников, включая чистящие средства, в различных местах окружающей среды (прогнозируемая концентрация воздействия). Другой набор используется для определения максимальной концентрации ингредиента, при которой не будет причинен вред животным, растениям или микроорганизмам, живущим в окружающей среде (не влияющая концентрация). Сравнение прогнозируемой концентрации воздействия и концентрации без эффекта позволяет ученым определить, безопасно ли использование ингредиента для окружающей среды.Запланированное использование ингредиента чистящего средства допустимо, если прогнозируемая концентрация воздействия ниже концентрации, которая может нанести вред животным, растениям или микроорганизмам.

Эта информация относится к ингредиентам, перерабатываемым в бытовых септических резервуарах, а также на муниципальных очистных сооружениях. В обеих системах очистки сточных вод выполняются два основных этапа. Первый этап, называемый первичной очисткой, заключается в удалении твердого материала, такого как песок или жир, из сточных вод физическими средствами, такими как отстаивание и флотация в резервуарах.

Второй этап, называемый вторичной обработкой, удаляет растворенный материал биологическим путем, например, потреблением микроорганизмов. Именно на этапе вторичной обработки происходит наиболее важный процесс снижения концентрации компонентов моющего средства. Это называется биоразложением. Биодеградация описывает, как органические (содержащие углерод) ингредиенты моющих средств, такие как поверхностно-активные вещества, ферменты и ароматизаторы, расщепляются на углекислый газ, воду и минералы под действием таких микроорганизмов, как бактерии.На этом этапе биоразложение снижает количество ингредиентов моющих средств, выбрасываемых в окружающую среду, до уровней, которые не представляют опасности для рыб или других водных организмов. Любые небольшие количества химикатов, которые не разлагаются или не удаляются при очистке сточных вод, растворяются в поверхностных водах, почве и океане. Они продолжают биоразлагаться или удаляться из воды путем присоединения к твердым веществам, процесс, известный как адсорбция.

Некоторые неорганические (не содержащие углерод) ингредиенты моющих средств, такие как фосфаты, цеолиты и некоторые красители, также присоединяются к твердым веществам и подвергаются дальнейшей обработке во время обработки твердых биологических веществ (осадка), образующихся при первичной и вторичной очистке.Биологические твердые вещества часто используются в качестве удобрений и кондиционеров почвы.

Благодаря современным методам обработки, лишь незначительное количество ингредиентов, используемых для мытья одежды, посуды, поверхностей дома и рабочего места, действительно попадает в окружающую среду. И это количество находится на таком уровне, чтобы не вызывать никаких побочных эффектов.

Улучшение качества окружающей среды

Производство мыла и моющих средств стремится к пониманию воздействия своей продукции и упаковки на окружающую среду.Это понимание дает возможность уменьшить их воздействие и улучшить качество окружающей среды.

Производители чистящих средств были лидерами в сокращении отходов упаковки и поощрении рациональных методов утилизации отходов. Достижения в области технологий привели к появлению более концентрированных продуктов, продуктов, сочетающих в себе две функции, продуктов с упаковками для пополнения и упаковок, в которых используются переработанные материалы. Концентрированным продуктам требуется меньше энергии для производства и транспортировки, а также меньше упаковки.Многофункциональные продукты устраняют необходимость в отдельных упаковках. Повторные упаковки позволяют потребителям многократно повторно использовать первичную упаковку, уменьшая количество используемой упаковки и объем образующегося мусора. Пластик и картон, которые в противном случае были бы выброшены, становятся пригодными для использования материалами в результате вторичной переработки.

Посредством образовательных и общественных программ промышленность по производству мыла и моющих средств помогает потребителям узнать, как уменьшить количество отходов и как лучше всего их утилизировать. Напоминаем потребителям, что экологически безопасный способ обращения с любым бытовым чистящим средством — это покупать только то количество, которое можно использовать; использовать все это или отдать; и, если его необходимо утилизировать, утилизировать должным образом .Как правило, продукты, предназначенные для использования с водой, следует утилизировать, слив в канализацию; твердые продукты, такие как мочалки, следует выбрасывать в мусор.

В настоящее время разрабатывается многообещающий метод улучшения экологического качества продукта — оценка жизненного цикла (LCA). LCA описывает «от колыбели до могилы» все воздействия продукта и его упаковки на окружающую среду, от приобретения сырья посредством производства и распределения до использования и утилизации потребителями.Одним из преимуществ LCA является то, что он может определить, переносит ли снижение воздействия на окружающую среду в одной области, например, в производстве, воздействие на другую, например, утилизацию. LCA также помогает определить, на чем следует сосредоточить усилия по улучшению окружающей среды.

Надежная научная информация лежит в основе приверженности производителей мыла и моющих средств обеспечению безопасности. Промышленность поддерживает это обязательство без ущерба для производительности, удобства или рентабельности продукта.

Продукты и ингредиенты

Мыло и моющие средства необходимы для здоровья человека и общества .Благодаря своей способности рыхлить и удалять почву с поверхности, они способствуют соблюдению правил личной гигиены; уменьшить присутствие микробов, вызывающих инфекционные заболевания; продлить срок службы одежды, посуды, постельного белья, поверхностей и предметов интерьера; и сделать наши дома и рабочие места более приятными.

Мыло и моющие средства, находящиеся в доме, можно разделить на четыре основные категории: средства личной гигиены, стирка, мытье посуды и уборка дома. В каждой категории представлены различные типы продуктов, в состав которых входят ингредиенты, выбранные для выполнения широкой функции очистки, а также для обеспечения свойств, характерных для этого продукта.Знание различных продуктов и их ингредиентов поможет вам выбрать подходящий продукт для уборки.

Продукты

Средства для личной гигиены включают мыло, гели, жидкое мыло и средства для мытья рук в тяжелых условиях. Эти продукты получают свое очищающее действие за счет мыла, других поверхностно-активных веществ или их комбинации. Выбор чистящего средства помогает определить характеристики пены, ощущения на коже и смываемости продукта.

• Кусковое мыло или гели созданы для мытья рук, лица и тела.В зависимости от других ингредиентов они также могут увлажнять кожу и / или убивать или подавлять бактерии, которые могут вызывать запах или заболевание. Специальные батончики включают прозрачное / полупрозрачное мыло, роскошное мыло и лечебное мыло.
• Жидкое мыло создано для мытья рук или тела и содержит кондиционеры для кожи. Некоторые из них содержат противомикробные агенты, которые убивают или подавляют бактерии, вызывающие запах или заболевание.
• Средства для чистки рук для тяжелых условий эксплуатации доступны в виде брусков, жидкостей, порошков и паст.Созданы для удаления стойких жирных загрязнений и могут содержать абразивные вещества.

Моющие средства и средства для стирки доступны в виде жидкостей, порошков, гелей, палочек, спреев, насосов, простыней и брусков. Они разработаны для удовлетворения различных потребностей в удалении загрязнений и пятен, отбеливании, смягчении и кондиционировании тканей, а также в дезинфицирующих средствах при различных условиях воды, температуры и использования.

• Моющие средства для стирки бывают общего или легкого назначения. Моющие средства общего назначения подходят для всех видов тканей, пригодных для стирки.Жидкости лучше всего подходят для маслянистых почв и для предварительной обработки загрязнений и пятен. Порошки особенно эффективны при удалении глины и въевшейся грязи. Легкие моющие средства используются для ручной или машинной стирки слабозагрязненных вещей и деликатных тканей.
• Средства для стирки повышают эффективность моющих средств для стирки и выполняют особые функции.
• Отбеливатели (хлор и кислород) отбеливают и осветляют ткани, а также помогают удалить стойкие пятна. Они превращают загрязнения в бесцветные растворимые частицы, которые можно удалить с помощью моющих средств и унести с водой для стирки.Жидкий хлорный отбеливатель (обычно в растворе гипохлорита натрия) также может дезинфицировать и дезодорировать ткани. Кислородный (безопасный для цвета) отбеливатель мягче и безопасен практически для всех тканей, которые можно стирать.
• Синь содержит синий краситель или пигмент, поглощаемый тканями при стирке или полоскании. Воронение поглощает желтую часть светового спектра, противодействуя естественному пожелтению многих тканей.
• Бустеры улучшают эффективность моющих средств по удалению грязи и пятен, осветлению, буферности и смягчению воды.Они используются при стирке в дополнение к моющему средству.
• Ферментные средства для предварительного замачивания используются для замачивания вещей перед стиркой для удаления сложных пятен и загрязнений. При добавлении в воду для стирки они увеличивают очищающую способность.
• Кондиционеры для белья, добавленные при последнем полоскании или сушилке, делают ткань более мягкой и пушистой; уменьшить статическое прилипание, время морщин и высыхания; придать приятный аромат и облегчить глажение.
• Пятновыводители для предварительной стирки используются для предварительной обработки сильно загрязненной и испачканной одежды, особенно из синтетических волокон.
• Крахмалы, отделочные материалы и аппреты, используемые при последнем полоскании или после сушки, придают тканям консистенцию, делают их более устойчивыми к загрязнениям и облегчают глажение.
• Смягчители воды, добавляемые к стирке или полосканию, инактивируют минералы жесткой воды. Поскольку моющие средства более эффективны в мягкой воде, эти продукты увеличивают очищающую способность.

Средства для мытья посуды включают моющие средства для ручного и машинного мытья посуды, а также некоторые специальные средства. Они доступны в виде жидкостей, гелей, порошков и твердых веществ.

• Моющие средства для ручного мытья посуды удаляют пищевые загрязнения, удерживают грязь во взвешенном состоянии и создают стойкую пену, которая показывает, сколько моющих свойств осталось в воде для стирки.
• Моющие средства для автоматических посудомоечных машин, помимо удаления пищевых загрязнений и удержания их во взвешенном состоянии, связывают минералы жесткости, эмульгируют жир и масло, подавляют пенообразование, вызванное белковыми загрязнениями, и помогают отводить поверхность посуды. Они производят мало пены или совсем не выделяют ее, которая может помешать стирке машины.
• Ополаскиватели используются в дополнение к моющему средству для автоматических посудомоечных машин для снижения поверхностного натяжения, что улучшает слив воды с посуды и других принадлежностей. Лучший дренаж сводит к минимуму образование пятен и пленок и улучшает сушку.
• Средство для удаления пленки удаляет скопившуюся пленку жесткой воды и помутнение с посуды и внутренних частей посудомоечной машины. Они используются вместо моющего средства для автоматических посудомоечных машин в отдельном цикле или вместе с моющим средством.
• Средство для удаления извести и ржавчины удаляет отложения извести и / или ржавчины внутри посудомоечной машины.Их используют, когда нет посуды или других средств для посудомоечной машины.

Бытовые чистящие средства доступны в виде жидкостей, гелей, порошков, твердых веществ, листов и подушечек для использования на окрашенных, пластиковых, металлических, фарфоровых, стеклянных и других поверхностях, а также на моющихся напольных покрытиях. Поскольку ни один продукт не может обеспечить оптимальную работу на всех поверхностях и почвах, был разработан широкий спектр продуктов для эффективной и легкой очистки. В то время как универсальные чистящие средства предназначены для более широкого использования, другие лучше всего работают в узкоспециализированных условиях.

• Универсальные очистители проникают и разрыхляют почву, смягчают воду и предотвращают повторное осаждение почвы на очищаемой поверхности. Некоторые также дезинфицируют.
• Абразивные чистящие средства удаляют сильные скопления грязи, часто встречающиеся на небольших участках. Абразивное действие обеспечивается мелкими минеральными или металлическими частицами, тонкой стальной ватой, частицами меди или нейлона. Некоторые также дезинфицируют.
• Специальные чистящие средства разработаны для почвенных условий на определенных поверхностях, таких как стекло, плитка, металл, печи, ковры и обивка, унитазы и водостоки.
• Средство для чистки стекла разрыхляет и растворяет маслянистые загрязнения, обнаруженные на стекле, и быстро сохнет, не оставляя полос.
• Средство для очистки стекла и различных поверхностей удаляет загрязнения с различных гладких поверхностей. Они блестят поверхности без разводов.
• Средство для чистки ванн, плитки и раковины удаляет обычные загрязнения с поверхностей ванных комнат, а также отложения жесткой воды, мыльную пену, пятна ржавчины и / или плесень и плесень. Некоторые также обрабатывают поверхности, чтобы предотвратить загрязнение; некоторые также дезинфицируют.
• Очистители металлов удаляют загрязнения и полируют металлические изделия.Потускнение, окисление металла, является основным загрязнением, обнаруживаемым на металлических изделиях. Некоторые продукты также защищают очищенные металлические изделия от быстрого восстановления лакировки.
• Очистители для духовых шкафов удаляют пригоревший жир и другие пищевые загрязнения со стенок духового шкафа. Эти чистящие средства толстые, поэтому продукт будет прилипать к вертикальным поверхностям духового шкафа.
• Шампуни для ковров и чистящие средства для обивки растворяют масляные и жирные загрязнения и удерживают их во взвешенном состоянии для удаления. Некоторые также обрабатывают поверхности, чтобы отталкивать грязь.
• Средства для чистки унитаза предотвращают или удаляют пятна от жесткой воды и отложений ржавчины, а также поддерживают чистоту унитаза с приятным запахом.Некоторые продукты также дезинфицируют.
• Сливные открыватели прочищают сточные трубы на кухне и в ванных комнатах. Они работают, выделяя тепло для плавления жиров, расщепляя их на более простые вещества, которые можно смыть, или окисляя волосы и другие материалы. Некоторые используют бактерии для предотвращения накопления жира, что приводит к засорению слива.

Поверхностно-активные вещества и модификаторы являются основными компонентами чистящих средств. Другие ингредиенты добавляются для обеспечения множества функций, таких как повышение эффективности очистки определенных загрязнений / поверхностей, обеспечение стабильности продукта и придание продукту уникальной индивидуальности.Давайте посмотрим, как работают поверхностно-активные вещества и добавки, а затем рассмотрим другие часто используемые ингредиенты.

ПАВ

Поверхностно-активные вещества, также называемые поверхностно-активными веществами, представляют собой органические химические вещества, изменяющие свойства воды (см. Химия).

Снижая поверхностное натяжение воды, поверхностно-активные вещества позволяют очищающему раствору быстрее смачивать поверхность (например, одежду, посуду, столешницы), поэтому загрязнения можно легко разрыхлить и удалить (обычно с помощью механического воздействия).Поверхностно-активные вещества также эмульгируют маслянистые почвы и удерживают их в дисперсном состоянии и во взвешенном состоянии, чтобы они не оседали на поверхности. Чтобы эффективно выполнять свою работу, многие чистящие средства содержат два или более поверхностно-активных вещества.

Поверхностно-активные вещества обычно классифицируются по их ионным свойствам (электрическому заряду) в воде.

• Анионные поверхностно-активные вещества используются в средствах для стирки и мытья посуды вручную; бытовые чистящие средства; и средства для личной гигиены. Они ионизируются (преобразуются в электрически заряженные частицы) в растворе, несут отрицательный заряд, обладают отличными очищающими свойствами и, как правило, обладают высокой пенообразовательностью.Линейный алкилбензолсульфонат, этоксисульфаты спирта, алкилсульфаты и мыло являются наиболее распространенными анионными поверхностно-активными веществами.
• Неионные поверхностно-активные вещества обладают низким пенообразованием и обычно используются в моющих средствах и ополаскивателях для стирки и автоматических посудомоечных машин. Поскольку они не ионизируются в растворе и, следовательно, не имеют электрического заряда, они устойчивы к жесткости воды и хорошо очищаются на большинстве почв. Наиболее широко используются этоксилаты спиртов.
• Катионные поверхностно-активные вещества используются в смягчителях тканей и в стиральных порошках, смягчающих ткань.Другие катионоактивные вещества являются дезинфицирующим / дезинфицирующим ингредиентом некоторых бытовых чистящих средств. Они ионизируются в растворе и имеют положительный заряд. Соединения четвертичного аммония являются основными катионными соединениями.
• Амфотерные поверхностно-активные вещества используются в средствах для личной гигиены и бытовых чистящих средствах из-за их мягкости, пенообразования и стабильности. Они могут быть анионными (отрицательно заряженными), катионными (положительно заряженными) или неионными (без заряда) в растворе, в зависимости от pH (кислотности или щелочности) воды.Имидазолины и бетаины являются основными амфотерными веществами.

Строителей

Строители повышают или поддерживают эффективность очистки поверхностно-активного вещества. Основная функция строителей — снизить жесткость воды. Это делается либо путем связывания, либо хелатирования (удерживание минералов твердости в растворе), путем осаждения (образование нерастворимого вещества) или ионного обмена (обмен электрически заряженными частицами). Сложные фосфаты и цитрат натрия являются обычными связывающими компонентами.Карбонат натрия и силикат натрия являются осаждающими компонентами. Алюмосиликат натрия (цеолит) является строителем ионного обмена.

Строители также могут обеспечивать и поддерживать щелочность, что способствует очистке, особенно от кислых почв; помогают уберечь удаленную почву от повторного осаждения во время мытья; и эмульгировать маслянистые и жирные почвы.

Состав

Ключ ингредиента: следующий ключ указывает категорию продукта, в которой может быть использован ингредиент. Ключевые буквы появляются под каждым ингредиентом.

PC — Личная чистка
L — Прачечная
D — Для мытья посуды
HC — Бытовые чистящие средства

Производство

Производство мыла и моющих средств включает в себя широкий спектр операций по переработке и упаковке.Размер и сложность этих операций варьируются от небольших предприятий с несколькими людьми до предприятий с несколькими сотнями рабочих. Ассортимент продукции варьируется от продуктов большого объема, таких как моющие средства для стирки, которые используются на регулярной основе, до специальных продуктов меньшего объема для менее частой уборки.

Чистящие средства бывают трех основных видов: бруски, порошки и жидкости. Некоторые жидкие продукты настолько вязкие, что представляют собой гели. Первым шагом в производстве всех трех форм является выбор сырья.Сырье выбирается по многим критериям, включая их безопасность для человека и окружающей среды, стоимость, совместимость с другими ингредиентами, а также форму и рабочие характеристики готового продукта. Хотя фактические производственные процессы могут отличаться от производителя к производителю, существуют этапы, общие для всех продуктов аналогичной формы.

Давайте начнем с производства кускового мыла, а затем рассмотрим процессы, используемые для производства порошковых и жидких моющих средств.

Традиционные кусковые мыла изготавливаются из жиров и масел или их жирных кислот, которые вступают в реакцию с неорганическими водорастворимыми основаниями. Основными источниками жиров являются говяжий и бараний жир, а пальмовое, кокосовое и пальмоядровое масла являются основными маслами, используемыми в мыловарении. Сырье может быть предварительно обработано для удаления примесей и достижения желаемого цвета, запаха и характеристик готового бруса. Химические процессы производства мыла, такие как омыление жиров и масел и нейтрализация жирных кислот, описаны в разделе «Химия».

Мыло производилось методом периодического кипячения в котле вскоре после Второй мировой войны, когда были разработаны непрерывные процессы. Сегодня предпочтение отдается непрерывным процессам из-за их гибкости, скорости и экономичности.

Как непрерывный, так и периодический процессы производят мыло в жидкой форме, называемое чистым мылом, и ценный побочный продукт, глицерин (1). Глицерин восстанавливается путем химической обработки с последующим выпариванием и очисткой. Очищенный глицерин — важный промышленный материал, используемый в пищевых продуктах, косметике, лекарствах и многих других продуктах.

Следующим этапом обработки после омыления или нейтрализации является сушка. Вакуумная распылительная сушка используется для превращения чистого мыла в сухие гранулы мыла (2). Содержание влаги в гранулах будет варьироваться в зависимости от желаемых свойств куска мыла.

На заключительном этапе обработки гранулы сухого мыла проходят линию отделки кускового мыла. Первым устройством в линии является смеситель, называемый смесителем, в котором мыльные гранулы смешиваются вместе с ароматизатором, красителями и всеми другими ингредиентами (3).Затем смесь гомогенизируют и очищают на прокатных станах и измельчающих машинах для достижения тщательного перемешивания и однородной текстуры (4). Наконец, смесь непрерывно экструдируется из экструдера, разрезается на куски и штампуется для придания окончательной формы в мыльном прессе (5).

Некоторые современные кусковые мыла называют «комбо-кусками», потому что они получают свое очищающее действие благодаря комбинации мыла и синтетических поверхностно-активных веществ. Другие, называемые «синдет-бруски», содержат поверхностно-активные вещества в качестве основных очищающих ингредиентов.Методы обработки синтетических базовых материалов для этих брусков сильно отличаются от методов, используемых в традиционном мыловарении. Однако, с небольшими изменениями, оборудование финишной линии осталось прежним.

Порошковые моющие средства производятся распылительной сушкой, агломерацией, сухим смешиванием или комбинацией этих методов.

В процессе распылительной сушки сухие и жидкие ингредиенты сначала объединяются в суспензию или густую суспензию в емкости, называемой костылем (1).Суспензия нагревается, а затем перекачивается в верхнюю часть башни, где она распыляется через форсунки под высоким давлением с образованием мелких капель. Капли падают под потоком горячего воздуха, образуя полые гранулы по мере высыхания (2). Высушенные гранулы собираются со дна распылительной башни, где они просеиваются для достижения относительно однородного размера (3).

После охлаждения гранул добавляют термочувствительные ингредиенты, несовместимые с температурами распылительной сушки (например, отбеливатель, ферменты и ароматизатор) (4).Традиционная распылительная сушка дает порошки относительно низкой плотности.

Новая технология позволила производителям мыла и моющих средств уменьшить количество воздуха внутри гранул во время распылительной сушки для достижения более высокой плотности. Порошки с более высокой плотностью могут быть упакованы в упаковки гораздо меньшего размера, чем это было необходимо ранее.

Агломерация, которая приводит к получению порошков более высокой плотности, заключается в смешивании сухого сырья с жидкими ингредиентами. Благодаря наличию жидкого связующего, перемешивание при вращении или сдвиге заставляет ингредиенты сталкиваться и прилипать друг к другу, образуя более крупные частицы.

Сухое смешивание или сухое смешивание используется для смешивания сухого сырья. Также можно добавить небольшое количество жидкости.

Для производства жидких и гелевых чистящих средств используются как периодические, так и непрерывные процессы смешивания. Стабилизаторы могут быть добавлены во время производства для обеспечения однородности и стабильности готового продукта.

В типичном непрерывном процессе сухие и жидкие ингредиенты добавляются и смешиваются до однородной смеси с использованием поточных или статических миксеров.

Недавно были представлены более концентрированные жидкие продукты.В одном из методов производства этих продуктов используются новые высокоэнергетические процессы смешивания в сочетании со стабилизаторами.

Заключительный этап производства мыла и моющих средств — упаковка. Кусковое мыло упаковывают или упаковывают в отдельные или групповые упаковки.