Charpa home  Seminar program Technical bulletin page

 ผงซักฟอก:  วัตถุดิบและส่วนประกอบ

ตอนที่ 1

 

โดย 

อารัมภ์รัตน์  รัชดานุรักษ์
สำนักบริหารมาตรฐาน 3
สำนักงานมาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม

ลงพิมพ์ในวารสารจาร์พา
ฉบับที่ 50 เดือนกันยายน-ตุลาคม 2542

 

          ผงซักฟอกเป็นสินค้าอุปโภคบริโภคที่จำเป็นอย่างหนึ่งในชีวิตประจำวัน เพื่อชำระล้างสิ่งสกปรกออกจากเสื้อผ้า เครื่องนุ่งห่ม และภาชนะต่างๆ ตลอดจนเครื่องมือ เครื่องจักรกลโรงงาน แต่ที่ใช้กันมากคือ ใช้ซักล้างเสื้อผ้า เครื่องนุ่งห่ม ได้มีการผลิตผงซักฟอกขึ้นใช้เป็นครั้งแรกในประเทศเยอรมันนี ในระยะสงครามโลกครั้งที่ 1 เนื่องจากในขณะนั้นไขวัวและน้ำมันพืชซึ่งเป็นวัตถุสำคัญในการผลิตสบู่เกิด ขาดแคลน นักวิทยาศาสตร์จึงได้คิดค้นสารสังเคราะห์ขึ้นใหม่  ต่อมาจึงได้มีการค้นคว้าพัฒนาสูตรผงซักฟอกอย่าง กว้างขวาง พร้อมกับความนิยมใช้ผงซักฟอกเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ประเทศไทยโดยบริษัท หลุยส์ทีเลียวโนเวนส์ จำกัด ได้นำเข้าผงซักฟอกยี่ห้อ "แฟ้บ" จากต่างประเทศมาในช่วงหลังสงครามโลกครั้งที่ 2 เพื่อใช้แทนสบู่ในการซักเสื้อผ้า และชำระล้างสิ่งสกปรกอื่นๆ ปรากฏว่าเป็นที่นิยมของประชาชนโดยทั่วไป เพราะสามารถชำระล้างสิ่งสกปรกได้ดีกว่าสบู่ และสะดวกในการใช้มากกว่า บริษัทผู้ผลิตแฟ้บ คือ บริษัท คอลเกต ปาล์มโอลีฟ จำกัด จึงได้ตั้งโรงงานผลิตและจำหน่ายผงซักฟอกในประเทศขึ้นในปี 2500 และ ต่อมาได้มีผู้ผลิตผงซักฟอกเกิดขึ้นอีกหลายบริษัท

          ผงซักฟอกเป็นผลิตภัณฑ์เคมี ใช้วัตถุดิบแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับสูตรการผลิตของแต่ละโรงงาน และสารเคมี บางตัวอาจใช้แทนกันได้ วัตถุดิบที่ใช้ส่วนใหญ่ต้องนำเข้าจากต่างประเทศ ส่วนประกอบของผงซักฟอกแบ่งเป็น 2 ประเภท คือ ส่วนประกอบหลักและส่วนประกอบที่อาจมีได้

 

 ส่วนประกอบหลัก

1.   สารลดแรงตึงผิว เป็นพวกสารอินทรีย์ ทำหน้าที่เป็นตัวละลายไขมัน ช่วยลดแรงตึงผิวของน้ำ ทำให้น้ำซึมเข้าไปสัมผัสกับสิ่งสกปรกต่าง ๆ ได้ จึงสามารถชำระล้างสิ่งสกปรกออกมาได้ทั้งในน้ำกระด้างและน้ำธรรมดา สารนี้ต้องเป็นสารเคมีประเภทมีประจุลบ (anionic) ประจุบวก (cationic) หรือไม่มีประจุ (nonionic) ประเภทใดประเภทหนึ่ง หรือผสมกัน ในกรณีที่เป็นสารเคมีประเภทมีประจุลบ ต้องไม่เป็นแอลคิลเบนซีนซัลโฟเนตที่มีโครงสร้างแบบกิ่ง (branched alkylbenzene sulphonate) ตัวอย่างเช่น โซเดียมแอลคิลอะริลซัลโฟเนต (sodium alkyl aryl sulphonate) ส่วนสารลดแรงตึงผิวประเภทมีประจุบวก เช่น เซทิลไตรเมทิลแอมโมเนียมโบรไมด์ (cetyl trimethyl ammonium bronide) และสารลดแรงตึงผิวประเภทไม่มีประจุ เช่น เอทิลินออกไซด์คอนเดนเซตออฟแอลคิลแฟตตีแอลกอฮอล์ (ethylene oxide condonsatc of alkyl fatty alcohols) สารเหล่านี้เป็นองค์ประกอบสำคัญที่ทำหน้าที่ชำระล้างสิ่งสกปรก

2.   สารลดความกระด้างของน้ำ เช่น โซเดียม ไตรโพลีฟอสเฟต (sodium tripolyphosphare, STPP) โซเดียมไพโรฟอสเฟต (sodium pyrophosphate) เกลือของกรดไนทริโลไตรแอซีติค (nitrilotriacetic acid, NTA) เกลือของกรดเอทิลีนไดแอมีนเททระแอซีติก (ethylenediaminetetracctic acid, EDTA) กรดซิตริกและอนุพันธ์ของกรดซิตริก (citric acid and derivatives) ซีโอไลต์ (zeolite) สารใดสารหนึ่ง หรือผสมกัน สารพวกนี้ไม่ช่วยให้สิ่งสกปรกหลุดออกจากเสื้อผ้าหรือจากของใช้โดยตรง แต่ทำหน้าที่เสริมประสิทธิภาพของสารลดแรงตึงผิว โดยทำให้น้ำเป็นด่างเหมาะแก่การปฏิบัติงานของผงซักฟอก
          สารลดความกระด้างมีหน้าที่ช่วยแก้ความกระด้างของน้ำ เนื่องจากความกระด้างของน้ำ Ca+2, Mg+2) จะรบกวนการทำงานของสารลดแรงตึงผิวที่จะดึงสิ่งสกปรกออกจากผ้า นอกจากนี้ สารลดความกระด้าง ยังช่วยควบคุมสมดุลของค่า ความเป็นกรดเป็นด่างให้อยู่ในระดับที่พอเหมาะ และคงที่ได้ด้วย สารลดความกระด้างมีหลายชนิด ตัวอย่างเช่น สารโซเดียมไตรโพลิฟอสเฟต สารทดแทนสารประกอบ STPP

2.1  สารโซเดียมไตรโพลีฟอสเฟต
         
สาร STPP มีสูตรโมเลกุล Na5P3O10 วัตถุดิบที่ใช้ในการผลิตที่สำคัญคือ เทอร์มัลฟอสฟอริกแอซิด และโซดาแอชเข้มข้น ปฏิกิริยาของกรดฟอสฟอริกกับโซดาแอชเข้มข้น จะให้ของผสมระหว่างโมโนและไดโซเดียมออร์โทฟอสเฟต  STPP ได้จากปฏิกิริยาไฮเดรชัน (dehydration) ผสมระหว่างโมโน และไดโซเดียมออร์โทฟอสเฟตที่อุณหภูมิสูง (500 oC) STPP ที่ผลิตได้ในประเทศไทยใช้อุตสาหกรรมผลิตผงซักฟอกเป็นส่วนใหญ่ นอกนั้น STPP สามารถที่ใช้ในระบบเตรียมน้ำประปา อุตสาหกรรมกระเบื้องเซรามิก สารช่วยถนอมอาหารทะเล อุตสาหกรรมสี เป็นต้น
          สาร STPP ในผงซักฟอกจะลดความกระด้างโดยดึงอนุภาคแคลเซียม (Ca+2) และแมกนีเซียม (Mg+2) ออกจากน้ำ แคลเซียมหรือแมกนีเซียมจะเข้าแทนที่โซเดียมในโมเลกุลของ STPP
          STPP เป็นสารลดความกระด้างที่ทำหน้าที่ได้ ประสิทธิผลดีแต่สามารถก่อให้เกิดปัญหาต่อสิ่งแวดล้อมได้  หลายประเทศมีความเห็นว่าฟอสเฟต อาจเป็นต้นเหตุทำให้เกิดปรากฎการณ์ยูโทรฟิเคชัน (eutrophication) ในแหล่งน้ำ ดังนั้นจึงได้ให้ความสนใจกับผงซักฟอกที่ไม่มีส่วนประกอบของฟอสเฟต โดยใช้สารอื่นทดแทนเป็นสารลดความกระด้าง

2.2 สารทดแทนสารประกอบ STPP
          สารทดแทนสารประกอบ STPP มีหลายชนิด แต่มีเพียง 5 ชนิดเท่านั้นที่ใช้อยู่ในประเทศต่าง ๆ ในปัจจุบัน โดยใช้ในรูปของสารลดความกระด้างโดยตรง หรือเป็น สารร่วมในการลดความกระด้าง (co-builder) ได้แก่

2.2.1 ไนทริโลไตรแอซิติก
          สารไนทริโลไตรแอซิติกเป็นสารประกอบอินทรีย์ วัตถุดิบที่ใช้ในการผลิตได้แก่ แอมโมเนีย ฟอร์มาลดีไฮด์ กรดไฮโดรไซยานิก อนุมูลความกระด้าง (Ca+2, Mg+2) ในน้ำจะถูกเปลี่ยนกับเกลือไตรโซเดียมของสาร NTA ทำให้ลดความกระด้างของน้ำลง ซึ่งจะทำหน้าที่ได้ดีในสภาวะน้ำที่เป็นด่าง ราคาของสาร NTA แพงกว่า STPP ประมาณร้อยละ 50 แต่ใช้ปริมาณน้อยกว่า

2.2.2 ซิเทรต
          ซิเทรตเป็นเกลือของกรดซิตริก (citric acid) เป็นสารประกอบอินทรีย์ ข้อเสียของสารซิเทรตในการใช้เป็นสารลดความกระด้าง คือประสิทธิภาพจะลดลงที่อุณหภูมิสูง นอกจากนี้ ซิเทรตยังมีประสิทธิภาพต่ำในการลดความกระด้าง ที่เกิดจากอนุมูลแคลเซียมเมื่อเทียบกับความกระด้างที่เกิดจากอนุมูลแมกนีเซียม อย่างไรก็ดี ซิเทรตยังใช้เป็นสารลดความกระด้างในหลายๆ ประเทศ โดยเป็นส่วนประกอบในผงซักฟอกที่ใช้ซักล้างที่อุณหภูมิต่ำ โดยที่อเมริกามีการใช้ซิเทรตในน้ำยาซักฟอก สำหรับผงซักฟอกในประเทศไทย ไม่นิยมใช้สารประกอบนี้เพราะมีราคาแพง
          ในด้านผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม ไม่มีรายงานที่แสดงถึงความเป็นพิษของซิเทรตต่อสุขภาพ และเนื่องจากเป็นสารที่ย่อยสลายทางชีวภาพได้ จึงสามารถถูกกำจัดในระบบบำบัดน้ำเสียได้ (ถ้ามี)

2.2.3 เกลือของกรดโพลิคาร์บอกซีลิก (polycarboxylic acid PCA)
          โพลิคาร์บอกซีเลตเป็นเกลือโพลิเมอร์ของกรด ซึ่งได้แก่ กรดอะคริลิก (acrylic acid) กรดมาลีอิก (maleic acid) สมบัติในการลดความกระด้าง ขึ้นอยู่กับขนาดของโพลิเมอร์ กลไกในการลดความกระด้างของ PCA เป็นแบบ electrostatic binding และ site binding ในกลไกแรกอนุมูลประจุตรงข้าม จะถูกตรึงโดยสภาพประจุไฟฟ้ารอบ ๆ โมเลกุลของโพลิเมอร์ ในขณะที่กลไกที่สองจะลดความกระด้างเนื่องจาก active site ของอนุมูลโพลิเมอร์รวมกับอนุมูลประจุตรงข้าม โดยเฉพาะอนุมูลที่มีขนาดใหญ่กว่า จะรวมกันได้ดีขึ้น (Ca+2>Li+>Na+>K+)
          PCA ใช้ในปริมาณต่ำเมื่อเทียบกับสารทดแทนอื่นโดยให้สมบัติเท่ากัน ส่วนใหญ่นิยมใช้เป็นสารลดความกระด้างร่วม ทั้งนี้เนื่องจากราคาที่สูงและย่อยสลายทางชีวภาพได้ยาก สำหรับในเรื่องผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมและความเป็นพิษนั้นยังไม่เป็นที่แน่ชัด เนื่องจากมีข้อมูลการวิจัย ไม่พอที่จะสรุปได้

2.2.4 ฟอสฟอเนต
          ฟอสฟอเนตเป็นเกลืออยู่ในกลุ่มของกรดฟอสฟอนิก (phosphonic acids) ซึ่งมีสารฟอสฟอรัสและไนโตรเจน มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ มีสมบัติและราคาแพงเช่นเดียวกับ PCA ย่อยสลายยาก ปัจจุบันมักใช้เป็นสารร่วมลดความกระด้าง รายงานในเรื่องผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมและความเป็นพิษยังมีอยู่น้อยเช่นเดียวกัน

2.2.5 ซีโอไลต์
          สารซีโอไลต์เป็นผลึกอนินทรีย์ของอะลูมิโนซิลิเคต ซี่งมีพื้นที่ผิวภายในสูงมากเมื่อเทียบกับพื้นที่ผิวภายนอกสังเคราะห์ขึ้น โดยเลียนแบบดินขาว (kaolin clay) ซึ่งเป็นสารที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ ประกอบด้วย 1 โมลของโซเดียม 1 โมลของอะลูมินา 2 โมเลกุลของซิลิกาและ 4.5 โมลของน้ำ สารซีโอไลต์สามารถลดความกระด้างของน้ำโดยวิธีการแลกเปลี่ยนประจุเช่นเดียวกับสาร STPP โดยที่แคลเซียม (Ca+2) และแมกนีเซียม (Mg+2) จะแลกเปลี่ยนประจุกับโซเดียมในสารทั้งสอง
          ได้มีการศึกษาทางด้านประสิทธิภาพของการลดความกระด้างในน้ำระหว่างซีโอไลต์และ STPP พบว่าเวลา ที่ใช้ในการลดปริมาณแคลเซียมในน้ำอุณหภูมิต่ำของซีโอไลต์นานกว่า STPP ประมาณ 3 เท่า กล่าวคือซีโอไลต์ใช้เวลา 3 นาที ในขณะที่ STPP ใช้เวลา 1 นาที ซีโอไลต์เมื่อเทียบกับสารทดแทนอื่น ๆ ในปริมาณเดียวกันจะมีความสามารถในการลดความกระด้างได้ต่ำกว่า และจะลดความกระด้างที่เกิดจากอนุมูลแคลเซียมได้ดีกว่าที่เกิดจากอนุมูลแมกนีเซียม ขนาดของซีโอไลต์มีผลต่อประสิทธิภาพการลดความกระด้างเช่นกัน ซีโอไลต์ควรมีขนาดเล็กกว่า 10 ไมโครเมตร ((m) เพื่อที่จะให้เกิดการแลกเปลี่ยนประจุได้เร็วขึ้นและลอดผ่านเส้นใยของเยื่อผิวได้ จึงจะทำให้ผงซักฟอกมีประสิทธิผลสูง
          สำหรับการใช้สารลดความกระด้างในประเทศไทย ได้มีการนำซีโอไลต์มาใช้ทดแทน STPP ในสูตรบางส่วน

1.3 สารรักษาระดับความเป็นด่าง (alkaline buider) เป็นสารที่รักษาระดับความเป็นด่างให้คงที่ตลอดช่วงการใช้งาน ได้แก่ โซเดียมซิลิเกต (sodium silicatc) โซเดียมคาร์บอเนต (sodium carbonate) โซเดียมเซสควิ-คาร์บอเนต (sodium sesquicarbonate) สารใดสารหนึ่ง หรือผสมกัน ช่วยให้ผงซักฟอกไม่กัดภาชนะที่ใช้ซัก กันสนิม และช่วยเสริมสร้างประสิทธิภาพของสารลดแรงตึงผิว

1.4 สารกันคราบคืน (anti soil redeposition agent) เช่น โซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส (sodium carboxymethyl cellulose) เป็นตัวกันไม่ให้เกิดตะกอนขึ้นในระหว่างองค์ประกอบต่างๆ

1.5 สารเพิ่มความสดใส (optical brightening agent of optical brightener) เป็นสารที่มีสมบัติดูดแสงอัลตราไวโอเลตไว้ ทำให้เกิดการเรืองแสงสะท้อนเข้าตาและทำให้เสื้อผ้าแลดูขาวนิยมใช้กันมากได้แก่ Stibene derivative

 

 ส่วนประกอบที่อาจมีได้
  1. โซเดียมซัลเฟต (sodium sulphate) มักจะเติมลงไปเพื่อเพิ่มปริมาณ เพราะโดยปกติเป็นสารที่เกิดขึ้นจากการสังเคราะห์อยู่แล้ว และเป็นสารป้องกันการจับตัวเป็นก้อนของผงซักฟอก (processing acid)
  2. สารเพิ่มฟอง (suds booster) เป็นสารซึ่งเมื่อใช้ร่วมกับสารลดแรงตึงผิวจะทำให้เกิดฟองมากขึ้น ใช้เติมในผงซักฟอกชนิดซักด้วยมือ หรือ สารลดฟอง (suds depressor) เป็นสารซึ่งเมื่อใช้ร่วมกับสารลดแรงตึงผิวจะทำให้ฟองลดลง ใช้เติมลงในผงซักฟอกชนิดซักฟอกด้วยเครื่องซักผ้า
  3. สารฟอก (oxygen bleach หมายถึง สารที่อาศัยปฏิกิริยาของแนสแซนต์ออกซิเจน (nascent oxygen) ในการฟอก) และสารฟอกต้นตอ (bleach precursor หมายถึงสารซึ่งเมื่อละลายในน้ำจะเกิดสารฟอกขึ้น) รวมทั้งสารคงสภาพของสารฟอกต้นตอ (stabilizer for bleach precursor หมายถึงสารซึ่งเมื่อผสมกับสารฟอกต้นตอแล้วทำให้สารฟอกต้นตอสลายตัวช้าลง) ทำหน้าที่ออกซิไดซ์สารประกอบบางชนิดซึ่งลดการสะท้อนกลับของแสง ดังนั้นทำให้ผ้าดูขาวและสดใสขึ้น
  4. สารช่วยการละลาย (hydrotrope) เป็นสารที่ทำให้ผงซักฟอกละลายน้ำได้ดีขึ้น
  5. สารกันหมอง (anti-rarnishing agent) เป็นสารที่ช่วยให้สิ่งซักล้างส่วนที่เป็นโลหะไม่หมอกคล้ำ
  6. แอนติออกซิแดนต์ (anti-oxidant) เป็นสารที่ทำให้ส่วนประกอบบางอย่างของผงซักฟอกมีปฏิกิริยากับออกซิเจนช้าลง
  7. เอนไซม์ (enzyme) เป็นสารอินทรีย์ที่มีสมบัติช่วยย่อยโมเลกุลของโปรตีนหรือแป้งหรือไขมันให้เป็นหน่วยย่อยๆ ได้ ปัจจุบันนิยมใช้แพร่หลายมากขึ้น เพราะมีประสิทธิภาพในการชำระล้าง สามารถย่อยโปรตีนของ เหงื่อไคล คราบโลหิต ปกติใช้ proteases และ amylases ซึ่งไม่มีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม
  8. น้ำหอม เพื่อให้กลิ่นหอมน่าใช้
  9. สี เพื่อให้ผลิตภัณฑ์ดูสวยงาม
  10. สารกันการจับตัวเป็นก้อน
  11. สารช่วยขับสิ่งสกปรก (soil releasing agent) เป็นสารที่ช่วยให้สิ่งสกปรกที่ติดเนื้อผ้าหลุดออกง่ายขึ้น
  12. สารต้านจุลินทรีย์ (anti-microbial compound) เป็นสารที่ช่วยยับยั้งการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์
  13. สารช่วยคงสภาพผิวหนัง (mildness additive) เป็นสารที่ช่วยให้ผงซักฟอกไม่ทำอันตรายผิวหนัง
  14. สารคงสภาพการเก็บรักษา (storage stabilizer) เป็นสารที่ช่วยให้ผงซักฟอกเก็บไว้ได้นานโดยไม่เสื่อมสภาพ
  15. สารช่วยให้ผ้านุ่ม (fabric softening agent) เป็นสารที่ช่วยทำให้ผ้านุ่มขึ้นหลังจากซักแล้ว
  16. สารต้านไฟฟ้าสถิต (anti-static agent) เป็นสารที่ช่วยลดประจุไฟฟ้าสถิตที่เกิดขึ้นบนเนื้อผ้า
  17. สารต้านการกัดกร่อน (anti-corrosion) เป็นสารที่ช่วยลดการกัดกร่อนส่วนที่เป็นโลหะของเสื้อผ้า ช่วยป้องกันการสึกหรอของส่วนประกอบของเครื่องซักผ้า
  18. สารกันความคืน เป็นสารที่ช่วยป้องกันไม่ให้สิ่งสกปรกกลับเข้าไปเกาะกับเนื้อผ้าที่สะอาดแล้ว เช่น โซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส
  19. น้ำ
  20. สารประกอบอื่นๆ อาจมีได้ และสามารถทดสอบได้ เช่น โซเดียมไฮโดรฟอสเฟต (sodium hydrophosphate) โซเดียมออร์โทฟอสเฟต (sodium orthophosphate) หรือ โซเดียมเมทาฟอสเฟต (sodium metaphosphate) ที่มีสมบัติเหมือน STPP ทำหน้าที่เป็น บัฟเฟอร์

 

ที่มา :

โครงการฉลากเขียว ข้อกำหนดของสาร ซักฟอก (Detergents), สำนักงานเลขานุการโครงการฉลากเขียว สถาบันสิ่งแวดล้อมไทย สำนักงานมาตรฐาน ผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม, หน้า 11-17

 


กลับ  ]