Migliore è la schiuma, migliore è la capacità di decontaminazione?

Quanto sappiamo davvero dei prodotti per la pulizia schiumogeni che usiamo quotidianamente? Ci siamo mai chiesti: qual è il ruolo della schiuma nei prodotti per l'igiene personale?

Perché tendiamo a scegliere prodotti schiumosi?

 

 
 
Attraverso il confronto e la selezione, possiamo presto individuare l'attivatore di superficie con una buona capacità schiumogena e ottenere anche la legge di schiumatura dell'attivatore di superficie: (ps: Poiché la stessa materia prima proviene da diversi produttori, anche le sue prestazioni di schiumatura sono diverse, qui si usano lettere maiuscole diverse per rappresentare materie prime diverseproduttori)

①Tra i tensioattivi, il sodio lauril glutammato ha una forte capacità schiumogena, mentre il disodio lauril solfosuccinato ha una debole capacità schiumogena.

② La maggior parte dei tensioattivi solfati, anfoteri e non ionici possiedono una forte capacità di stabilizzazione della schiuma, mentre i tensioattivi a base di amminoacidi generalmente presentano una debole capacità di stabilizzazione della schiuma. Se si desidera sviluppare prodotti a base di tensioattivi a base di amminoacidi, è possibile considerare l'utilizzo di tensioattivi anfoteri o non ionici con elevata capacità schiumogena e di stabilizzazione della schiuma.

Diagramma della forza schiumogena e della forza di schiuma stabile dello stesso tensioattivo:

 
Che cos'è un tensioattivo?

Un tensioattivo è un composto che contiene nella sua molecola almeno un gruppo con affinità superficiale significativa (per garantirne la solubilità in acqua nella maggior parte dei casi) e un gruppo non sessuato per il quale l'affinità è scarsa. I tensioattivi comunemente utilizzati sono i tensioattivi ionici (inclusi i tensioattivi cationici e anionici), i tensioattivi non ionici e i tensioattivi anfoteri.
L'attivatore di superficie è l'ingrediente chiave di un detergente schiumogeno. La scelta di un attivatore di superficie performante si basa su due parametri: la capacità schiumogena e il potere sgrassante. A sua volta, la misurazione della capacità schiumogena comprende due indici: la capacità schiumogena e la capacità di stabilizzazione della schiuma.

Misurazione delle proprietà della schiuma

Che importanza hanno le bolle?

Il punto è: fa molta schiuma? La schiuma dura a lungo?
Troveremo risposta a queste domande nella determinazione e selezione delle materie prime.
Il metodo principale che utilizziamo per i nostri test consiste nell'utilizzare le apparecchiature esistenti, secondo il metodo di prova standard nazionale – il metodo Ross-Miles (metodo di determinazione della schiuma Roche) – per studiare, determinare e selezionare la forza schiumogena e la stabilità della schiuma di 31 tensioattivi comunemente utilizzati in laboratorio.
Soggetti testati: 31 tensioattivi comunemente utilizzati nei laboratori
Elementi da testare: forza schiumogena e forza schiumogena stabile di diversi tensioattivi
Metodo di prova: tester di schiuma Roth; metodo a variabile di controllo (soluzione a concentrazione uguale, temperatura costante);
Ordinamento per contrasto
Elaborazione dei dati: registrare l'altezza della schiuma in diversi periodi di tempo;
L'altezza della schiuma all'inizio (0 minuti) rappresenta la forza di schiumatura del tavolo: maggiore è l'altezza, maggiore è la forza di schiumatura. La regolarità della stabilità della schiuma è stata presentata sotto forma di grafici di composizione dell'altezza della schiuma per 5, 10, 30, 45 e 60 minuti. Più lungo è il tempo di mantenimento della schiuma, maggiore è la sua stabilità.
Dopo i test e la registrazione, i dati vengono visualizzati come segue:
 

 
Attraverso il confronto e la selezione, possiamo presto individuare l'attivatore di superficie con una buona capacità schiumogena e ottenere anche la legge di schiumatura dell'attivatore di superficie: (nota: poiché la stessa materia prima proviene da diversi produttori, anche le sue prestazioni di schiumatura sono diverse; qui si utilizzano lettere maiuscole diverse per rappresentare i diversi produttori di materia prima)

① Tra i tensioattivi, il sodio lauril glutammato ha una forte capacità schiumogena, mentre il disodio lauril solfosuccinato ha una debole capacità schiumogena.

② La maggior parte dei tensioattivi solfati, anfoteri e non ionici possiedono una forte capacità di stabilizzazione della schiuma, mentre i tensioattivi a base di amminoacidi generalmente presentano una debole capacità di stabilizzazione della schiuma. Se si desidera sviluppare prodotti a base di tensioattivi a base di amminoacidi, è possibile considerare l'utilizzo di tensioattivi anfoteri o non ionici con elevata capacità schiumogena e di stabilizzazione della schiuma.
 
Diagramma della forza schiumogena e della forza di schiuma stabile dello stesso tensioattivo:
 

Sodio lauril glutammato

solfato di laurile di ammonio

Non esiste correlazione tra le prestazioni di formazione di schiuma e le prestazioni di stabilizzazione della schiuma dello stesso tensioattivo, e le prestazioni di stabilizzazione della schiuma di un tensioattivo con buone prestazioni di formazione di schiuma potrebbero non essere buone.
Confronto della stabilità delle bolle di diversi tensioattivi:

 
Ps: Tasso di variazione relativo = (altezza della schiuma a 0 min – altezza della schiuma a 60 min)/altezza della schiuma a 0 min
Criteri di valutazione: maggiore è il tasso di variazione relativo, minore è la capacità di stabilizzazione della bolla.
Dall'analisi del grafico a bolle si può concludere che:

① Il cocamphoamfodiacetato disodico ha la più forte capacità di stabilizzazione della schiuma, mentre la lauril idrossisolfobetaina ha la più debole capacità di stabilizzazione della schiuma.

② La capacità di stabilizzazione della schiuma dei tensioattivi a base di lauril alcol solfato è generalmente buona, mentre quella dei tensioattivi anionici a base di amminoacidi è generalmente scarsa;

Riferimento per la progettazione della formula:

Dalle prestazioni di schiumosità e stabilizzazione della schiuma degli attivatori di superficie si può concludere che non esiste una legge o una correlazione certa tra le due, ovvero una buona capacità di schiumosità non si traduce necessariamente in una buona capacità di stabilizzazione della schiuma. Questo ci impone, nella selezione delle materie prime tensioattive, di considerare la possibilità di sfruttare appieno le eccellenti proprietà del tensioattivo, combinando in modo razionale una varietà di tensioattivi per ottenere prestazioni di schiumosità ottimali. Allo stesso tempo, è necessario combinare tensioattivi con un forte potere sgrassante per ottenere un effetto pulente che combini proprietà schiumogene e potere sgrassante.

Test di potenza sgrassante:

Obiettivo: Selezionare attivatori di superficie con forte capacità decongestionante e individuare, tramite analisi e confronto, la relazione tra le proprietà della schiuma e il potere sgrassante.
Criteri di valutazione: Abbiamo confrontato i dati dei pixel delle macchie sul tessuto della pellicola prima e dopo la decontaminazione con attivatore di superficie, calcolato il valore di spostamento e formato l'indice di potere sgrassante. Più alto è l'indice, maggiore è il potere sgrassante.
 

 
Dai dati sopra riportati si evince che, nelle condizioni specificate, il più efficace agente sgrassante è il laurilsolfato di ammonio, mentre il più debole è il CMEA;
Dai dati di prova sopra riportati si può concludere che non esiste una correlazione diretta tra le proprietà schiumogene del tensioattivo e il suo potere sgrassante. Ad esempio, le prestazioni schiumogene del laurilsolfato di ammonio, pur avendo un forte potere sgrassante, non sono buone. Tuttavia, le prestazioni schiumogene del solfonato di sodio dell'olefina C14-16, che ha uno scarso potere sgrassante, sono eccellenti.
 

Perché, dunque, più i capelli sono grassi, meno schiuma produce? (Usando lo stesso shampoo).

In realtà, si tratta di un fenomeno universale. Quando si lavano i capelli più grassi, la schiuma si riduce più rapidamente. Questo significa che la capacità schiumogena è inferiore? In altre parole, una maggiore produzione di schiuma corrisponde a una maggiore capacità sgrassante?
Dai dati ottenuti dall'esperimento sappiamo già che la quantità e la durata della schiuma sono determinate dalle proprietà schiumogene del tensioattivo stesso, ovvero dalle proprietà schiumogene e dalle proprietà di stabilizzazione della schiuma. La capacità decontaminante del tensioattivo non viene indebolita dalla riduzione della schiuma. Questo punto è stato dimostrato anche durante la determinazione del potere sgrassante dell'attivatore di superficie: un attivatore di superficie con buone proprietà schiumogene potrebbe non avere un buon potere sgrassante, e viceversa.
 
Inoltre, possiamo anche dimostrare che non esiste una correlazione diretta tra lo sgrassaggio con schiuma e quello con tensioattivi, a causa dei diversi principi di funzionamento dei due.
 
Funzione della schiuma tensioattiva:

La schiuma è una forma di tensioattivo che, in determinate condizioni, svolge principalmente il ruolo di rendere il processo di pulizia un'esperienza confortevole e piacevole, agendo come coadiuvante nella rimozione dell'olio, impedendone la rideposizione e facilitandone il lavaggio.
 
Principio di formazione e sgrassaggio della schiuma da parte del tensioattivo:
Il potere pulente del tensioattivo deriva dalla sua capacità di ridurre la tensione interfacciale olio-acqua (sgrassante), piuttosto che dalla sua capacità di ridurre la tensione interfacciale acqua-aria (schiumogena).
Come accennato all'inizio di questo articolo, i tensioattivi sono molecole anfifiliche, una delle quali è idrofila e l'altra idrofila. Pertanto, a basse concentrazioni, il tensioattivo tende a rimanere sulla superficie dell'acqua, con l'estremità lipofila (che respinge l'acqua) rivolta verso l'esterno, ricoprendo dapprima la superficie dell'acqua, ovvero l'interfaccia acqua-aria, e riducendo così la tensione a tale interfaccia.

Tuttavia, quando la concentrazione supera un certo punto, il tensioattivo inizia ad aggregarsi, formando micelle, e la tensione interfacciale non diminuisce più. Questa concentrazione è chiamata concentrazione micellare critica.
 

 
La capacità schiumogena dei tensioattivi è buona, il che indica che hanno una forte capacità di ridurre la tensione interfacciale tra acqua e aria, e il risultato di questa riduzione della tensione interfacciale è che il liquido tende a produrre più superfici (l'area superficiale totale di un gruppo di bolle è molto maggiore di quella dell'acqua calma).
Il potere decontaminante del tensioattivo risiede nella sua capacità di bagnare la superficie della macchia ed emulsionarla, ovvero di "rivestire" l'olio e permetterne l'emulsione e il lavaggio con acqua.
 
Pertanto, la capacità di decontaminazione del tensioattivo è legata alla sua capacità di attivare l'interfaccia olio-acqua, mentre la capacità schiumogena rappresenta solo la sua capacità di attivare l'interfaccia acqua-aria, e le due cose non sono completamente correlate. Inoltre, esistono anche molti detergenti non schiumogeni, come lo struccante e l'olio struccante comunemente usati nella vita quotidiana, che hanno anch'essi una forte capacità di decontaminazione, ma non producono schiuma, ed è ovvio che schiuma e decontaminazione non sono la stessa cosa.
 
Attraverso la determinazione e la selezione delle proprietà schiumogene di diversi tensioattivi, possiamo individuare chiaramente il tensioattivo con le proprietà schiumogene superiori. Successivamente, attraverso la determinazione e la sequenza del potere sgrassante del tensioattivo, dobbiamo eliminare la sua capacità di inquinare. Dopo questa combinazione, sfruttiamo appieno i vantaggi dei diversi tensioattivi, rendendoli più completi e performanti, ottenendo un effetto pulente e un'esperienza d'uso superiori. Inoltre, comprendiamo anche, dal principio di funzionamento dei tensioattivi, che la schiuma non è direttamente correlata al potere pulente, e questa consapevolezza può aiutarci a valutare autonomamente e con maggiore cognizione di causa l'utilizzo di uno shampoo, in modo da scegliere il prodotto più adatto alle nostre esigenze.