Thạc Sĩ Xây dưng quy trình sản xuất nước xả vải

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN i
NHẬN XÉT GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ii
NHẬN XÉT GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN iii
DANH MỤC HÌNH v
LỜI NÓI ĐẦU vii
CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ NƯỚC XẢ VẢI. 1
1.1 Tổng quan về sản phẩm chăm sóc vải 1
1.1.1 Tổng quan về vải và sự thô cứng. 1
1.1.2 Cơ chế làm mềm 2
1.1.3 Các sản phẩm chăm sóc vải 2
1.2 Các nguyên liệu chính sử dụng trong nước xả vải 3
1.2.1 Dầu - Mỡ - Sáp. 3
1.2.2 Tổng quan chất hoạt động bề mặt 4
a. Phân loại chất hoạt động bề mặt 4
b. Tính chất của chất hoạt động bề mặt 7
1.2.3 Chất bảo quản. 11
1.2.4 Chất chống oxy hoá. 12
1.2.5 Hương liệu. 12
1.2.6 Các chất màu. 12
1.2.7 Nguyên liệu nước trong các sản phẩm mỹ phẩm 13
1.2.8 Nguyên liệu. 13
1.3 Lý thuyết về nhũ. 16
a) Tính chất của nhũ. 17
b) Tính chất biến dạng và chảy của nhũ. 21
c) Sự phân tán kích thước thành phần phân tán. 22
d) Các loại chất nhũ hoá. 24
CHƯƠNG II : THỰC NGHIỆM . 26
2.1 Các đơn trong công nghệ và quy trình sản xuất nước xả vải 26
2.2 Các đơn công nghệ sản xuất và quy trình sản xuất nước xả vải 29
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÌNH LUẬN VỀ SẢN PHẨM NƯỚC XẢ VẢI. 41
3.1 Kết quả. 41
3.1.1 Quy trình tổng hợp nước xả vải 41
3.1.2 Cách tiến hành tổng hợp nước xả vải 42
3.1.3 Lưu ý trong quá trình phối liệu. 47
3.2 Đánh giá ngoại quan về sản phẩm nước xả vải 48
3.3 Khảo sát và đánh giá về nước xả vải 49
3.3.1 Khảo sát độ mềm da tay. 49
3.4 Nhận xét chung. 53
CHƯƠNG IV KẾT LUẬN 54
TÀI LIỆU THAM KHẢO 55

DANH MỤC HÌNH
Hình 1. 1 Các sản phẩm chăm sóc vải 2
Hình 1. 2 Khả năng hoạt động bề mặt 8
Hình 2. 1 Quy trình phối liệu mẫu 1. 32
Hình 2. 2 Quy trình phối liệu mẫu 2. 34
Hình 2. 3 Quy trình phối liệu mẫu 3. 36
Hình 2. 4 Quy trình phối liệu mẫu 4. 38
Hình 2. 5 Quy trình phối liệu mẫu 5. 40
Hình 3. 1 Quy trình tổng hợp nước xả vải 41
Hình 3. 2 Các sản phẩm nước xã vải thực nghiệm và thực tế. 44
Hình 3. 3 Vải trong khi ngâm với nhiều mẫu khác nhau. 45
Hình 3. 4 Vải sau quá trình ngâm với nhiều mẫu khác nhau. 46
Hình 3. 5 Biểu đồ đánh giá chung về độ mềm da tay. 50
Hình 3. 6 Biểu đồ đánh giá chung về độ mềm vải 52

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1. 1 Giá trị LHB và tính chất tương ứng của nó. 9
Bảng 3. 1 Đánh giá ngoại quan về sản phẩm nước xả vải 48
Bảng 3. 2 Đánh giá chung về độ mềm da tay. 49
Bảng 3. 3 Đánh giá chung về độ mềm vải 51
LỜI NÓI ĐẦUNgày nay khoa học kỹ thuật phát triển để sản xuất và cải thiện không ngừng các sản phẩm dùng để giặt giũ, trên thị trường có rất nhiều loại bột giặt người tiêu dùng có nhiều sự lựa chọn hơn. Với mục tiêu chủ yếu là giặt tẩy để loại các vết bẩn, tuy nhiên vải trải qua quá trình giặt tẩy nhiều lần và sau một thời gian dài sử dụng làm cho vải trở nên thô cứng. Còn gì khó chịu hơn khi dùng một khăn tắm mà sờ vào thì cứng như gỗ trong khi phải mềm mại như lông tơ.
Trước vấn đề này các nhà nghiên cứu đưa ra các sản phẩm giúp hạn chế hiện tượng thô cứng ấy đó là nước xả vải. Cùng với sự phát triển của kinh tế xã hội thì nhu cầu của con người càng yêu cầu cao hơn. Họ đỏi hỏi một sản phẩm giúp họ tiết kiệm được thời gian mà vẫn đáp ứng đầy đủ các yêu cầu trên như quần áo mềm mại, thơm dịu cho cảm giác dễ chịu khi mặc. Nước xả vải ra đời đáp ứng nhu cầu ấy, chỉ cần xả thôi nhưng nó vẫn làm sạch xà phòng, chất nhớt mà vẫn không mất đi sự êm dịu, thơm mát sau khi giặt.



CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ NƯỚC XẢ VẢI1.1 Tổng quan về sản phẩm chăm sóc vải1.1.1 Tổng quan về vải và sự thô cứngQuần áo chúng ta mặc hằng ngày chủ yếu được làm từ sợi tự nhiên và hoá học. Chúng có cấu trúc gồm nhiều sợi ngắn kết lại với nhau thành một sợi dài và thành bó sợi rong quá trình se sợi người ta gọi nó là sợi vải. Từ đó người ta đem dệt tạo thành những mảnh vải.
Vải trải qua quá trình giặt tẩy nhiều lần và sau một thời gian dài sử dụng làm cho vải trở nên thô cứng. Các sợi vải bị thô cứng khi quan sát qua kính hiển vi quét điện tử đã cho thấy những sợi bông đã qua nhiều lần sử dụng, sự hiện diện các sợi nhỏ mà người ta có thể giản lược hoá.
Các sợi nhỏ này được gây nên do các sợi vải bị hư hại dần dần trong các chu kỳ giặt giũ. Các sợi nhỏ này tại nên bốn yếu điểm quan trọng:
- Vẻ thô cứng
- Các sợi nhỏ này trở thành những nơi ưu tiên tàng trữ các loại muối chứa đựng trong nước cứng (chất kết tủa), hạt bẩn làm xám quần áo.
- Chúng có khuynh hướng ngăn cản dung dịch tẩy rửa thấm vào và các tác động enzym (chỉ lipaza thôi) và do vậy giảm hiệu năng giặt giũ.
- Đối với vải màu, các sợi nhỏ làm thay đổi độ phân tán ánh sáng trên bề mặt, màu vải vóc mờ đi.
Theo phân tích này, đối với vải có thể thường xuyên được sấy khô trong dạng tĩnh, các sợi nhỏ đan chéo lẫn nhau. Muối mà chúng ta bàn ở đây trước hết là muối do từ nước (Canxi, Magie ), nhưng vài loại muối cũng do từ các thành phần chất tẩy rửa (muối bor chẳng hạn) bị phân huỷ. Để xác minh giả thuyết này cho rằng các sợi nhỏ quả thật là gốc làm vải thô cứng, người ta thực hiện những cuộc thử nghiệm dùng chất xenlulaza.
Những thử nghiệm này đã cho thấy rõ rằng nếu người ta ngăn cản các sợi nhỏ hình thành, vải vẫn sẽ còn mịn như trước.
1.1.2 Cơ chế làm mềmTừ hiện tượng thô cứng trên người ta sản xuất ra nước xả vải giúp hạn chế và bao bọc lấy sợi vải không cho chúng bị tách ra. Chất làm mềm sẽ tạo một lớp màng bảo vệ bao bọc xung quanh sợi vải cho ta cảm giác mềm mịn khi sờ vào sợi vải. Vải trong môi trường xà phòng, chất giặt tẩy thường tích điện âm (-), các chất làm mềm trong nước xả tích diện dương sẽ liên kết với nhau. Chất làm mềm bám xung quanh sợi vải nhờ chất hoạt động bề mặt đưa vào bề mặt vải.
Các chất làm mềm này thường là chất béo nên đồng thời nó có tác dụng làm cho ta có cảm giác sợi vải trượt nhẹ trên tay. Nếu sử dụng nhiều sẽ làm cho vải nhớt, không thấm nước rất khó chịu.
1.1.3 Các sản phẩm chăm sóc vải


Hình 1. 1Các sản phẩm chăm sóc vải

1.2 Các nguyên liệu chính sử dụng trong nước xả vảiCác loại dầu, mỡ, sáp
Chất hoạt động bề mặt
Chất làm mềm
Chất làm đặc
Nước
Chất làm ẩm
Chất sát trùng
Chất bảo quản
Chất chống oxy hoá
Chất màu
Hương liệu
Silicol
Các chất phụ gia khác.
1.2.1 Dầu - Mỡ - SápKhi nói về dầu, người ta thường nghĩ tới các chất lỏng hữu cơ có trong tự nhiên như dầu olive và dầu dừa . là các glycerid hay các hợp chất este của glycerin và các acid béo, những loại dầu này đã được dùng làm nguyên liệu cho mỹ phẩm từ rất lâu. Ngoài ra người ta cũng tìm thấy các hợp chất tương tự trong tự nhiên hoặc tổng hợp như các dầu hydrocacbon, dầu silicon . Những loại này không chứa glycerin liên kết. Có nhiều cách để định nghĩa dầu và sáp theo chức năng của chúng. Dầu đặc trưng bởi tính chất kỵ nước và tính không tan trong nước. Chúng có thể sử dụng làm chất nhũ hoá hoặc làm dung môi cho các hợp chất hữu cơ, có độ nhớt thấp và tồn tại ở thể lỏng ở 21[SUP]o[/SUP]C. Mỡ có tính chất tương tự như dầu nhưng tồn tại ở thể rắn ở 21[SUP]o[/SUP]C, vì vậy tính lan rộng của mỡ bị giới hạn.
Sáp là chất rắn ở 21[SUP]o[/SUP]C, tan trong dầu, không tan trong nước và tạo một lớp màng chống nước. Một số loại sáp sử dụng làm các chất nhũ hoá, trợ nhũ hoá, chúng là các chất rất dễ gây lắng.
Tuỳ theo mỗi nhà sản xuất và tính năng công nghệ người ta có thể lựa chọn mỗi loại chất phù hợp khác nhau. Trong đề tài này của chúng tôi dùng acid stearic. Đồng thời nó cũng có tác dụng làm mềm vải do tạo một lớp màng mỏng bám vào sợi vải cho cảm giác trơn, suôn. Có thể dùng dầu dừa để thay thế.
Stearic acid hay acid octađecanoic, CH[SUB]3[/SUB](CH[SUB]2[/SUB])[SUB]16[/SUB]COOH hay C[SUB]17[/SUB]H[SUB]35[/SUB]COOH. Hợp chất thuộc loại axit cacboxylic béo no. Tinh thể không màu t[SUB]nc[/SUB] = 69,6[SUP]o[/SUP]C. Không tan trong nước, tan trong ete, ít tan trong benzen, clorofom, etanol, acid axetic. Có trong mỡ động vật, dầu thực vật dưới dạng este glixerit. Acid stearic chiếm tỉ lệ lớn trong các chất béo "cứng", là chất béo có điểm nóng chảy cao. Hỗn hợp của acid stearic và acid panmitic là stearin. Muối kiềm của acid stearic là chất hoạt động bề mặt (một thành phần của xà phòng).
Dạng rắn màu trắng, rất dễ cháy, không gây nguy hiểm khi tồn trữ ở trạng thái thông thường khi ở dạng hơi chúng gây dị ứng với hệ thống hô hấp nhưng không gây độc.
Khả năng phản ứng: phản ứng mạnh với các chất có tính oxy hoá và các acid. Dễ trơn trượt, hút ẩm.
Gây ảnh hưởng lớn đến môi trường nếu được thải ra với số lượng lớn.
1.2.2 Tổng quan chất hoạt động bề mặta. Phân loại chất hoạt động bề mặtTất cá các chất hoạt động bề mặt thông thường đều có một điểm chung về cấu trúc: phân tử có hai phần, một phần ưa nước và một phần kỵ nước.
Phần kỵ nước thường là các mạch hay các vòng hydrocarbon hay hỗn hợp của cả hai, phần ưa nước thường là các nhóm phân cực như các nhóm carbocylic, sulfate, sulfonate, hay trong các chất hoạt động bề mặt không ion, nó là một số nhóm hydroxyl hay ether. Tính chất kép này của các phân tử cho phép nó hấp thụ ở mặt phân cách và điều này giải thích cho tính chất của chúng.
Tùy theo tính chất mà chất hoạt động bề mặt được phân theo các loại khác nhau. Nếu xem theo tính chất điện của đầu phân cực của phân tử chất hoạt động bề mặt thì có thể phân chung thành 4 loại:
Chất hoạt động bề mặt anion
Chất hoạt động bề mặt cation
Chất hoạt động bề mặt không ion
Chất hoạt động bề mặt lưỡng tính
Chất hoạt động bề mặt không sinh ion (NI)
- Chất hoạt động bề mặt anion
Chất hoạt động bề mặt mà khi hòa tan vào nước phân ly ra ion hoạt động bề mặt âm, chiếm phần lớn kích thước toàn bộ phân tử hay chính là mạch hydrocacbon khá dài và ion thứ hai không có tính hoạt động bề mặt. Đó là chất hoạt động bề mặt anion
Có khả năng hoạt động bề mặt mạnh nhất so với các loại khác. Làm tác động tẩy rửa chính trong khi phối liệu. Khả năng lấy dầu cao. Tạo bọt to nhưng kém bền . Bị thụ động hóa hay mất khả năng tẩy rửa trong nước cứng, cứng tạm thời, các ion kim loại nặng (Fe[SUP]3+[/SUP], Cu[SUP]2+[/SUP] .).
Chất hoạt động bề mặt anion rất đa dạng và từ rất lâu con người đã biết sử dụng trong công việc giặt giũ. Chia làm hai loại chính. Có nguồn gốc thiên nhiên: đó chính là sản phẩm từ phản ứng xà phòng hóa của các este axit béo với glyxerin (dầu cọ, dầu dừa, dầu nành, dầu lạc, dầu cao su . mỡ heo, mỡ cừu, mỡ bò, mỡ hải cẩu, mỡ cá voi .) Có nguồn gốc từ dầu mỏ: Thông qua phản ứng ankyl hóa, sunfo hóa các dẫn xuất anlkyl, aryl, ankylbenzen sunfonic.
- Chất hoạt động bề mặt cation
Chất hoạt động bề mặt mà khi hòa tan vào nước phân ly ra ion hoạt động bề mặt dương, chiếm phần lớn kích thước toàn bộ phân tử hay chính là mạch hydrocacbon khá dài và ion thứ hai không có tính hoạt động bề mặt. Có khả năng hoạt động bề mặt không cao. Chất hoạt động bề mặt cation có nhóm ái nước là ion dương, ion dương thông thường là các dẫn xuất của muối amin bậc bốn của clo.
Êm dịu với da, tẩy dầu ít, không dùng với mục đích tạo bọt. Làm bền bọt, tạo nhũ tốt . Có khả năng phân giải sinh học kém, hiện nay người ta dùng clorua ditearyl diamin amoni bậc bốn vì khả năng phân giải sinh học tốt hơn.
Tương lai trên thị trường, sẽ có các cation dạng nhóm chức este dễ phân giải sinh học hơn cho môi trường và giảm khả năng gây dị ứng khi sử dụng.
Chủ yếu làm triệt tiêu tĩnh điện cho tóc, vải sợi . nên lượng dùng rất ít.
- Chất hoạt động bề mặt lưỡng tính
Những chất hoạt động bề mặt mà tùy theo môi trường là axit hay bazo mà có hoạt tính cation với axit hay anion với bazơ, hay nói cách khác là chất hoạt động bề mặt có các nhóm lưỡng cực vừa tích điện âm vừa tích điện dương (amin, este). Có khả năng hoạt động bề mặt không cao, ở pH thấp chúng là chất hoạt động bề mặt cationic và là anionic ở pH cao. Có khả năng phân hủy sinh học.
Lượng dùng khoảng 0,2% -1% trong các sản phẩm tẩy rửa.
Phân loại:
Trong nhóm các chất hoạt động bề mặt lưỡng tính, hiện nay các dẫn xuất từ betain được sử dụng rộng rãi nhất. Chúng gồm các nhóm chính sau: Ankylamino propyl betain.
Khi R là gốc lauryl thì có tính tẩy rửa rất tốt, khả năng tạo bọt mạnh, không làm khô da, dịu cho da . hiện nay trên thị trường thường thấy phối trong: dầu gội, sữa tắm, nước rửa chén . với tên gọi: cocoamino propyl betain (CAPB).
- Chất hoạt động bề mặt không sinh ion (NI)
Các chất tẩy rửa khi hòa tan vào trong nước không phân ly thành ion gọi là chất tẩy rửa không sinh ion.
NI có khả năng hoạt động bề mặt không cao. Êm dịu với da, lấy dầu ít. Làm bền bọt, tạo nhũ tốt. Có khả năng phân giải sinh học. Ít chịu ảnh hưởng của nước cứng và pH của môi trường, tuy nhiên có khả năng tạo phức với một số ion kim loại nặng trong nước.
Hiện nay để tổng hợp chúng, phương pháp được dùng phổ biến nhất là quá trình etoxy hóa từ rượu béo với oxyt etylen.
Công thức chung: R-O-(CH[SUB]2[/SUB]-CH[SUB]2[/SUB]-O-)[SUB]n[/SUB]H.
Các rượu béo này có nguồn gốc thiên nhiên như dầu thực vật, mỡ động vật thông qua phản ứng H[SUB]2[/SUB] hóa các axit béo tương ứng.
Hoặc bằng con đường từ rượu tổng hợp: bằng cách cho olefin-1 phản ứng với H[SUB]2[/SUB]SO[SUB]4[/SUB], rồi thủy phân (thu được rượu bậc 2).
Chất hoạt động bề mặt không sinh ion được phân loại thành các dạng cơ bản sau:
Copolimer có công thức chung: HO-(OE)[SUB]n[/SUB]-(OP)[SUB]m[/SUB]-(OE)[SUB]n[/SUB]-H, hoặc HO-(OP)[SUB]n[/SUB]-(OE)[SUB]m[/SUB]-(EP)[SUB]n[/SUB]-H. Tỷ số PO/OE có thể thay đổi: 4 - 1 hoặc 9 - 1. Trọng lượng phân tử thấp nhất: 2000đvC, thông dụng nhất hiện nay là loại n = 2 và m = 30, chúng tạo bọt kém nên dùng phổ biến trong các sản phẩm tẩy rửa chuyên dùng cho máy: máy rửa chén, máy giặt, không gây hại cho môi trường, độc tính yếu. Tuy nhiên dùng lượng không lớn vì khả năng phân hủy sinh học chậm.
Các oxit amin, ankyl amin, rượu amit, polyglycerol ete, polyglucosit (APG) . Nhóm này có tính chất nổi trội là rất ổn định với chất tẩy có clo, nước javel, chất oxy hóa . thường dùng làm tác nhân nền, tăng tính ổn định bọt, làm sệt, tạo ánh ánh xà cừ cho sản phẩm . đặc biệt dễ bị phân hủy sinh học, đó là oxit amin, ankyl amin, ankyl monoetanolamit, polyglycerol ete, ankyl polyglucosit (APG), sunfonat Betain, ankyl aminopropylsunfo betain, betain etoxy hóa.