ماده شوینده (Detergent) و پاک‌کننده‌، به موادی گفته می‌شود که می‌توانند ذره‌های چربی و آلودگی را از روی اجسام و انواع سطوح پاک‌ کنند.

اولین ماده‌ای که با عنوان شوینده به بازار عرضه شد، صابون بود که از آن زمان صدها سال می‌گذرد. امروزه، با ارتقای دانش بشر و پیشرفت تکنولوژی، مواد شوینده از قدرت پاک‌کنندگی بالایی برخوردار هستند. همچنین، با توجه به تفاوت ساختار آلودگی‌ها و متنوع بودن آن‌ها، در محیط‌های گوناگون، باید از شوینده‌های تخصصی استفاده کرد.

تمیز کردن سطوح بدون مواد شوینده، نتیجه مطلوبی را حاصل نمی‌نماید. در زیر خلاصه‌ای از تاریخچه مواد شوینده و ترکیبات شیمیایی آن‌ها بیان شده است.

تاریخچه مواد شوینده

از گذشته، استفاده از صابون‌های طبیعی در میان مردم رواج داشت. امروزه، بعد از آگاهی از تاثیرات صابون در از بین بردن میکروارگانیسم‌ها، استفاده از صابون‌ها متداول‌تر شد.

در قرن 19 اولین کارخانه تولید صابون فعالیت خود را آغاز کرد. درست زمانی که کمپین‌‌های تبلیغاتی در اروپا و سراسر آمریکا سعی می‌کردند تا سطح آگاهی جامعه را در مورد رابطه میان بهداشت و سلامت افزایش دهند. تا قبل از انقلاب صعنتی، تولیدکنندگان، صابون را در مقیاس محدود تولید می‌کردند Andrew Pears، در سال 1789، در لندن به ساخت صابون‌های شفاف و با کیفیت پرداخت. به همین ترتیب، در سال 1862 در Isleworth یک کارخانه تولید صابون راه‌اندازی کرد.

از سوی دیگر، در سال 1850 یک کارخانه تولید صابون توسط William Gossage پایه‌گذاری شد. این کارخانه‌ها جزء اولین کارخانه‌های تولید صابون در مقیاس صعنتی به حساب می‌آیند. در ابتدا، صابون‌ها به شکل جامد تولید می‌شد. اما امروزه، شکل‌های مایع آن‌ها ویسکوزیته بالایی دارد که بسیار متداول است. محلول‌های حاوی صابون، آلودگی را در خود حل می‌کنند و باعث تشکیل یک سوسپانسیونی از آن‌ها می‌شوند.

مورخان با مطالعه آثار مصر باستان متوجه شدند که در آن دوره، مطلوب‌ترین راه برای  تمیز کردن لباس‌ها لگدکوب کردن آن‌ها درون تشت آب بوده است. در رم باستان، شستن لباس‌ها با پا تبدیل به یک راه درآمد برای دسته‌ای از مردم شده بود. آن‌ها با ضربه زدن، لگدکوب کردن و ساییدن لباس‌ها، آن‌ها را می‌شستند.

در آن زمان‌ها متوجه شده بودند که با استفاده از راه‌های مختلف احتمال دارد که قدرت شویندگی آب افزایش پیدا کند. برای مثال، متوجه شدند که آب باران از آب معمولی قدرت پاک‌کنندگی بیشتری دارد. همچنین، قدرت آب گرم از آب سرد برای شستشو بیشتر است. مصری‌ها از کربنات سدیم یا همان سود با هدف افزایش قدرت شویندگی استفاده می‌کردند. بعدها استفاده از سدیم سیلیکات نیز برای نرم‌تر ساختن آب مورد استفاده قرار گرفت. این دو ماده، پایه اصلی شوینده‌های اولیه است که در سال 1878 توسط شرکتی آلمانی به نام henkels bleichsodo معرفی شد. از گذشته تاکنون، با توجه به پیشرفت دانش بشر، مواد شوینده تغییر زیادی کرده است و باعث تفاوت بسیار آن با گذشته شده است.

ترکیبات شیمیایی استفاده شده در مواد شوینده

ماده شوینده، ترکیبی از سورفاکتانت‌ها است که باعث از بین رفتن آلودگی می‌شود. اکثر شوینده‌ها حاوی 5 درصد سورفاکتانت فعال، آب و مواد نگه‌دارنده هستند. این ترکیبات باعث تمیزی بیشتر لباس‌ها می‌شود.

سازندگان مواد شوینده، غلظت مواد اولیه را تغییر می‌دهند تا محصولاتی قوی‌تر و موثرتر برای از بین بردن لکه‌ها و آلودگی تولید کنند. در ادامه به معرفی چند ماده شوینده پرکاربرد می‌پردازیم تا با مواد شیمیایی موجود در شوینده‌ها آشنا شوید.

ترکیبات شیمیایی صابون

در علم شیمی، صابون، نمک یک اسید چرب است. نمک سدیم یا پتاسیم، یک اسید چرب است که بعد از حل شدن در آب باعث افزایش خاصیت پاک‌کنندگی و حذف آلودگی می‌شود. از هیدرولیز قلیایی چربی با روغن‌های طبیعی مانند روغن زیتون، نخل، نارگیل و پیه، صابون تولید می‌شود که این فرآیند به شرح زیر است:

C3H5(OOCR)3 + 3NaOH → 3NaOOCR+C3H5(OH)3

با افزودن ترکیباتی دیگر همچون گلیسیرین، سوربیتول و روغن نارگیل به صابون، شفافیت آن افزایش می‌یابد. تترا سدیم اتیدورانت صابون باعث افزایش نرم‌کنندگی و حفظ رنگ و عطر صابون می‌شود. ادتا (EDTA) یا اتیلن دی آمین تترا استیک اسید یک ماده بسیار پرکاربرد در صنعت ساخت شوینده است که موجب ارتقاء کیفیت شستشو می‌شود. تفاوت قدرت و نوع نیروهای بین مولکولی منجر به تفاوت صابون جامد و مایع می‌شود. در صابون جامد، یون‌های سدیم شعاع کوچکتری دارد و باعث ایجاد پیوند یونی قوی‌تر نسبت به یون پتاسیم می‌شود. همین موضوع موجب ایجاد تفاوت در حالت فیزیکی صابون می‌شود.

ترکیب شیمیایی مایع ظرفشویی

آلکیل بنزن خطی (Linear alkyl benzene) و سولفونیک اسید (Sulfonic acid) دو ماده شیمیایی متداول در ترکیب مایع ظرفشویی است که تجزیه‌پذیری و سازگاری بالایی با محیط زیست دارد. دی اتانول آمید و یا تری اتانول آمید بهترین ماده برای خنثی کردن اسید است و باعث افزایش تولید کف در مایع می‌شود و از بروز آلرژی و حساسیت‌های پوستی پیشگیری می‌کند.

سدیم لوریل اتر سولفات ( SLS) با نام تجاری تگزاپون، یکی از قوی‌ترین پاک‌کننده‌های چربی از روی سطوح است. از گلیسیرین در فرمول مایع شیمیایی استفاده می‌شود تا باعث سازگاری مواد شوینده با پوست شود.

بسیاری از مردم قابلیت کف‌کنندگی مایع ظرفشویی را ملاکی برای باکیفیت بودن آن می‌دانند. به همین خاطر، تولیدکنندگان مایع ظرفشویی از ترکیباتی همچون آلکانول آمیدها ، بتائین ها و آمین اکسیدها استفاده می‌کنند. هرچند میزان کف ایجاد شده، نشانه‌ای برای پاک‌کنندگی بیشتر نیست. فرمالین (formalin) ماده افزودنی دیگری است که به منظور پیشگیری از فاسد شدن مایع در آن استفاده می‌شود. مقدار این ترکیب نباید بیشتر از 0.3 درصد باشد؛ زیرا باعث وارد شدن آسیب به پوست و بروز آلرژی می‌شود.

ترکیبات شیمیایی شامپو

شامپو، یکی از پرمصرف‌ترین مواد شوینده است که فرمول اصلی آن شامل آب، مواد اصلاح کننده سطحی و افزودنی‌ها می‌باشد. سایر ترکیبات با هدف اصلاح بو و رنگ شامپو، تقویت کف‌کنندگی و افزایش ویسکوزیته در شامپو به کار می‌روند. 70 درصد حجم شامپو را آب تشکیل می‌دهد و کیفیت این آب رابطه‌ای مستقیم با کیفیت شامپو دارد. شامپوها وظیفه شستشو و پاک‌کنندگی موها را برعهده دارند. به همین دلیل، سورفاکتانت‌ها به عنوان جزء اصلی در آن‌ها استفاده می‌شود. سورفاکتانت‌ها دارای یک سر آبگریز و یک سر آبدوست هستند. سر آبگریز این ماده به چربی‌ها و سر دیگر به مولکول‌های آب می‌چسبند و باعث جدا شدن چربی از سطوح می‌شود. دسته‌بندی سورفاکتانت‌ها به شرح زیر است:

• آنیونی
• کاتیونی
• آمفوتری
• غیر یونی

سدیم لوریل اتر سولفات (SLS) و دی سدیم لورت سولفوسوکسینات (DLS) دسته‌ای از سورفکتانت‌های آنیونی هستند که موجب سازگاری شامپو با پوست سر و قدرت پاک‌کنندگی بالای آن می‌شوند. سورفاکتانت آمفوتری شامل کوکامیدو پروپیل بتائین (CAPB) می‌شود که دارای پاک‌کنندگی ملایمی است و باعث کاهش تحریکات پوستی می‌شود. از دیگر سورفاکتانت‌های آمفوتری می‌توان به کوکونات اسید چرب دی اتانول آمین، پلی سوربات 20 (Polysorbate 20) و پلی اتیلن گلیکول 150 دی استئارات اشاره کرد که عامل تنظیم pH شامپوهای اسیدی می‌باشند. در شامپوهای ضد شوره از اسید سیتریک (Citric acid) استفاده می‌شود.

ترکیبات شیمیایی پودر ماشین ‌دستی و پودر ماشین ‌لباسشویی

حفظ کیفیت پارچه‌ها در هنگام شستشو از اهمیت بسزایی برخوردار است. از این جهت، در فرمول آنها از سورفاکتانت‌هایی استفاده می‌شود که آسیبی به بافت پارچه وارد نکند.

سورفاکتانت‌های آمفوتری در این شوینده شامل مشتقات پلی اکسی اتیلن، پلی اکسی پروپیلن و آلکانول آمیدها می‌شود. پودرهای ماشین لباسشویی قدرت پاک‌کنندگی بالاتری نسبت به پودر دستی دارند که علت آن وجود پربورات در این پودرها است.

برای خنثی کردن یون‌های سختی آب مانند یون منیزیم و کلسیم از تری سدیم فسفات استفاده می‌شود. این ماده با جذب یون‌های سختی، باعث ضعیف شدن پیوند بین آلودگی و پارچه می‌شوند و به لکه‌بری پودرها کمک می‌کند. یکی از پرکاربردترین ترکیبات پودرها، تترا استیل اتیلن دی آمین است که باعث لکه‌بری و سفیدکنندگی لباس‌ها در دماهای پایین می‌شود.

ترکیبات شیمیایی سفید کننده (وایتکس)

از وایتکس با هدف گندزدایی، رنگ‌زدایی و بوزدایی در صنعت استفاده می‌کنند. این محلول سمی حاوی هیپوکلریت سدیم (Sodium hypochlorite) در آب است که حاصل واکنش سدیم هیدروکسید و گاز کلر است.

ترکیب شیمیایی رسوب‌زداها

این مواد شوینده برای تمیز کردن سطوح فلزی مورد استفاده قرار می‌گیرند. اسیدهای دی اسکلر از متداول‌ترین رسوب‌زداها است که بر پایه اسید کلریدریک هستند.

ترکیب شیمیایی چربی‌زداها

این دسته از شوینده‌های قلیایی برای پاک‌کردن روغن، چربی، گریس و وکس استفاده می‌شوند. این محصولات، اغلب بر پایه هیدروکسی سدیم و یا هیدروکسید پتاسیم هستند که باعث واکنش این ماده با چربی‌ها و هیدرولیز آن‌ها می‌شود. یکی از پرکاربردترین پاک‌کننده‌های قلیایی، آمونیاک است که قادر به پاک کردن انواع چربی‌ها و روغن‌ها است. در ترکیبات این شوینده‌ها از مواد افزودنی بر پایه فسفات و سیلیکات نیز استفاده می‌شود. هیدروکلریک اسید و فسفریک اسید (Phosphoric acid) از ترکیباتی اسیدی هستند که برای چربی‌زدایی در این شوینده‌ها به کار می‌رود.

ترکیب شیمیایی پاک‌کننده‌های سطوح

امروزه از شوینده‌های متنوعی با فرمولاسیون‌های خاص برای تمیز کردن سطوح استفاده می‌شود. برای مثال، برای پاک کردن سطوح سرامیک و کاشی‌ها از محلول اسیدی استفاده می‌شود. جهت از بین بردن لکه از روی سنگ‌های مرمر، آهک و گرانیت از محلول‌های قلیایی استفاده می‌شود؛ زیرا، این سنگ‌ها به اسید حساس هستند. ایزوپیل الکل، یکی از اجزاق پاک‌کننده‌های سطوح روغنی و چرب است.

چکیده‌ای از دلایل استفاده از مواد شیمیایی در مواد شوینده

یک سری از ترکیبات در بیشتر مواد شوینده مشترک است که هر کدام دارای عملکرد خاص خود هستند. این ترکیبات و عملکرد آن‌ها به شرح زیر می‌باشد:

1.  مواد ساینده (Abrasives) با هدف شستن و صیقلی کردن سطوح در مواد شوینده به کار می‌روند.
2. برخی از مواد افزودنی را با هدف تنظیم PH و پایداری سایر اجزاء در ترکیبات مواد شوینده به کار می‌برند.
3. انواع سدیم فسفات مانند تری سدیم ارتو فسفات، مونو سدیم ارتو فسفات و یا تری پلی فسفات برای کاهش سختی آب مورد استفاده قرار می‌گیرد. در برخی از مناطق به دلیل محافظت از محیط زیست، ترکیبات کی‌لیت (chelating) را جایگزین مشتقات فسفات می‌کنند.
4. برای سفید کردن سطوح از عوامل اکسیدکننده استفاده می‌کنند. برای مثال در آمریکای شمالی از اکسیدکننده‌ها بر پایه سدیم هیپوکلرید و در اروپا عوامل اکسیدکننده بر مبنا پری اکسایدها مورد استفاده قرار می‌گیرد.
5. اصلاح خواص فیزیکی مواد بر عهده فیلرها است. سدیم سولفات (borax) از مواد افزودنی شوینده‌های جامد است که به منظور جریان آزاد پودرها مورد استفاده قرار می‌گیرد. همچنین، به منظور افزایش حلالیت شوینده‌های مایع از الکل‌ها استفاده می‌کنند و باعث کاهش دمای نقطه ذوب می‌شود.
6. برای از بین بردن لکه‌های بیولوژیکی از آنزیم‌ها استفاده می‌شود. برای ساخت آنزیم‌ها از باکتری‌های Bacillus licheniformis و یا Bacillus subtilis استفاده می‌شود.
7. به منظور ایجاد خاصیت نرم‌کنندگی و درخشان‌کنندگی، رنگ‌ها، عطر‌ها و کف‌کنندگی از سایر افزودنی‌ها استفاده می‌شود.
8. پاک‌کننده‌های شیشه حاوی آمونیاک به منظور تمیز کردن شیشه و محلول اسید کرومیک با هدف افزایش شفافیت شیشه‌ها هستند.