" 69)4)9+-24*-;)+1

Polskie Towarzystwo Towaroznawcze

Komisja Nauk Towaroznawczych – Nauk o Jakoœci przy Oddziale Polskiej Akademii Nauk w Poznaniu

TOWAROZNAWCZE PROBLEMY JAKOŒCI 4 _{2 0 0 5} ⁽⁵⁾

Wydawcy:

l Politechnika Radomska im. K. Pu³askiego ul. Chrobrego 31, 26-600 Radom

l Instytut Technologii Eksploatacji – PIB ul. K. Pu³askiego 6/10, 26-600 Radom

POLISH JOURNAL OF COMMODITY SCIENCE

KOMITET NAUKOWY:

Prof. dr hab. in¿. ¯uchowski Jerzy, Politechnika Radomska, Przewodnicz¹cy Komitetu Naukowego

Prof. zw. Adamczyk Wac³aw, Akademia Ekonomiczna w Krakowie

Dr hab. in¿. Chochó³ Andrzej, prof. nadzw., Akademia Ekonomiczna w Krakowie Prof. dr hab. Cichoñ Zofia, Akademia Ekonomiczna w Krakowie

Dr hab. Foltynowicz Zenon, prof. nadzw., Akademia Ekonomiczna w Poznaniu Prof. dr hab. Jasiczak Jan, Akademia Ekonomiczna w Poznaniu

Dr hab. Kêdzior W³adys³aw, prof. nadzw., Akademia Ekonomiczna w Krakowie Prof. dr hab. Korzeniowski Andrzej, Akademia Ekonomiczna w Poznaniu Dr hab. in¿. Krzemieñ Eugeniusz, prof. nadzw., Politechnika Radomska

Dr hab. Lisiñska-Kuœnierz Ma³gorzata, prof. nadzw., Akademia Ekonomiczna w Krakowie Dr hab. Ma³ecka Maria, prof. nadzw., Akademia Ekonomiczna w Poznaniu

Prof. dr hab. in¿. Przyby³owski Piotr, Akademia Morska w Gdyni Dr hab. Sikorski Krzysztof, prof. nadzw., Politechnika Warszawska

Prof. dr hab. Smoczyñski Stefan, Uniwersytet Warmiñsko-Mazurski w Olsztynie Prof. dr hab. Zalewski Romuald, Akademia Ekonomiczna w Poznaniu

Prof. dr hab. in¿. Zieliñski Ryszard, Akademia Ekonomiczna w Poznaniu KOMITET REDAKCYJNY:

Dr hab. Marian W³odzimierz Su³ek, prof. PR, Politechnika Radomska, Redaktor Naczelny Prof. dr hab. in¿. Ryszard Zieliñski, Akademia Ekonomiczna w Poznaniu,

Zastêpca Redaktora Naczelnego

Dr in¿. Tomasz Wasilewski, Politechnika Radomska Dr Halina Garbacz, Politechnika Warszawska Dr in¿. Bo¿ena Borycka, Politechnika Radomska

Dr in¿. Regina Borek-Wojciechowska, Politechnika Radomska Mgr in¿. Ma³gorzata Ziêba, Politechnika Radomska

Adres Komitetu Redakcyjnego

Politechnika Radomska, Katedra Nauk o Jakoœci, ul. Chrobrego 31, 26-600 Radom, tel./fax (048) 361 75 38, (048) 361 74 82; e-mail: tpj@pr.radom.pl

Strona internetowa: www.tpj.pr.radom.pl

Publikacje mo¿na nadsy³aæ na adres Komitetu Redakcyjnego ISSN 1733-747X

Wydawcy:

l Politechnika Radomska im. K. Pu³askiego ul. Chrobrego 31, 26-600 Radom

l Instytut Technologii Eksploatacji – PIB ul. K. Pu³askiego 6/10, 26-600 Radom Opracowanie wydawnicze: Joanna Iwanowska

Projekt ok³adki i opracowanie graficzne: Andrzej Kirsz

Wydawnictwo Instytutu Technologii Eksploatacji – PIB

ul. K. Pu³askiego 6/10, 26-600 Radom, tel. centr. (048) 364-42-41, fax (048) 3644765 e-mail: instytut@itee.radom.pl http://www.itee.radom.pl

1456

Wydawnictwo

ul. Malczewskiego 20A, 26-600 Radom, tel. centr. (048) 361-70-33, fax (048) 3617034 e-mail: przypis@poczta.onet.pl http://www.pr.radom.pl

Spis treœci

Przedmowa... 5 Preface ... 7 Ryszard Zieliñski: Procesy agregacji surfaktantów w roztworach wodnych

na granicy faz: roztwór–cia³o sta³e ... 9 Marian W. Su³ek, Anita Bocho-Janiszewska, Monika Zawadzka: Rola

oksyetylenowych alkoholi t³uszczowych w szamponach do w³osów

i p³ynach do mycia naczyñ ... 20 Tomasz Wasilewski: Kszta³towanie jakoœci p³ynów do rêcznego mycia naczyñ 28 Jacek Kaniewski, Andrzej Gajewski: Zastosowanie badañ reologicznych

do oceny trwa³oœci produktów chemii gospodarczej ... 38 Magdalena Be³cikowska, Jacek Arct, Katarzyna Pytkowska: Relacje sk³ad–

–cena rynkowych szamponów do mycia w³osów ... 52 Grigoriy Pugachevskiy, Natalya Osipenko: Rozwój modeli matematycznych

do prognozowania jakoœci tkanin ... 61 El¿bieta Brandt, Zbigniew Borejszo, Krystyna Smoczyñska, Monika

Radzymiñska, Maria Dymkowska-Malesa, Stefan S. Smoczyñski:

Frakcje ziaren pszenicy ró¿nych odmian jako punkt krytyczny

w systemie zapewnienia jakoœci zdrowotnej uwarunkowanej zawartoœci γ-HCH i DDT ... 67 Zbigniew Krejpcio, Stanis³aw Sionkowski, Ewelina Król, Jolanta Bartela:

Ocena jakoœci warzyw i ziemniaków pochodz¹cych z terenu województwa Wielkopolskiego na podstawie zawartoœci azotanów (V) ... 77 Andrzej Wojciechowski, Hanna Wojciechowska: Algorytmizacja procesów

dotycz¹cych praktycznych aspektów wdra¿ania systemów jakoœci

na przyk³adzie Szpitala Wolskiego w Warszawie ... 84 Komunikaty

Halina Bojarowicz: Kosmetyki z filtrami UV ... 94 Informacje ... 100 Errata... 102

Contents

Preface ... 7 Ryszard Zieliñski: Aggregation processes of surfactants in aqueous solutions

at solution-solid interface ... 9 Marian W. Su³ek, Anita Bocho-Janiszewska, Monika Zawadzka: Ethoxylated

lauryl alcohols in shampoos and washing-up liquids... 20 Tomasz Wasilewski: Quality improvement of hand dishwashing liquids

selection of concentration of nonionic surfactants ... 28 Jacek Kaniewski, Andrzej Gajewski: Rheological tests in estimating

household chemical products stability ... 38 Magdalena Be³cikowska, Jacek Arct, Katarzyna Pytkowska: Composition–

–price relationships on the hair shampoo market ... 52 Grigoriy Pugachevskiy, Natalya Osipenko: Development of mathematical

models for forecasting a qality of fabrics ... 61 El¿bieta Brandt, Zbigniew Borejszo, Krystyna Smoczyñska, Monika

Radzymiñska, Maria Dymkowska-Malesa, Stefan S. Smoczyñski:

Seed fractions of various varieties of wheat as critical point in the

system of health assurance in dependence on γ-HCH and DDT content . 67 Zbigniew Krejpcio, Stanis³aw Sionkowski, Ewelina Król, Jolanta Bartela:

Evaluation of the quality of vegetables and potatoes from Wielkopolska region based on nitrates contents ... 77 Andrzej Wojciechowski, Hanna Wojciechowska: Algorithmization of relate

processes of initiation of system of quality in Hospital Wolski

in Warsaw ... 84 Communications

Halina Bojarowicz: Cosmetics with sun protection UV factors... 94 Informations ... 100 Corrigendum ... 102

P r z e d m o w a

Nawet siê nie obejrzeliœmy, a w³aœnie min¹³ jeden rok od chwili wydania pierwszego numeru naszego czasopisma. Zgodnie z przyjêtym przez Kolegium Redakcyjne d³ugoterminowym planem wydawniczym w koñcowych dniach grudnia 2005 r. oddajemy do r¹k Pañstwa – naszych Czytelni- ków – pi¹ty numer kwartalnika Towaroznawcze Problemy Jakoœci (Polish Journal of Commodity Science). Za³o¿yliœmy, ¿e treœci¹ przewodni¹ tego wydania bêdzie problematyka zwi¹zana g³ównie z zagadnieniami z zakresu towaroznawstwa i ochrony jakoœci produktów zawieraj¹cych substancje powierzchniowo czynne. Kontynuuj¹c podjête próby rozszerzenia zarówno grona naszych auto- rów, jak i czytelników równie¿ w bie¿¹cym numerze zamieszczamy kilka artyku³ów w angielskiej wersji jêzykowej. Tak jak poprzednio, niezale¿nie od jêzyka oryginalnej publikacji, ka¿dy artyku³ zawiera obszerne streszczenie zarówno w jêzyku polskim, jak i angielskim. Streszczenia wszyst- kich prac opublikowanych na ³amach kwartalnika w obydwu wersjach jêzykowych dostêpne s¹ na stronie internetowej naszego czasopisma pod nastêpuj¹cym adresem: http://www.tpj.pr.radom.pl.

Seriê 10 artyku³ów zamieszczonych w bie¿¹cym numerze kwartalnika otwiera publikacja Zieliñskiego, dotycz¹ca procesów agregacji zachodz¹cych w wodnych roztworach surfaktantów na powierzchniach miêdzyfazowych. Procesy agregacji w tych uk³adach stanowi¹ grupê zjawisk czêsto wykorzystywanych w nowoczesnych technologiach przygotowania materia³ów wysokiej- jakoœci na potrzeby mikroelektroniki. Te same procesy znajduj¹ zastosowanie w wytwarzaniu produktów rynkowych wysokiej jakoœci zwi¹zanych z utrzymaniem higieny i czystoœci takich jak np. szampony do w³osów, ¿ele pod prysznic, myd³a w p³ynie i p³yny do mycia naczyñ.

Ten ostatni w¹tek podejmowany jest w artykule, w którym Su³ek i wspó³autorzy omawiaj¹ rolê surfaktantów z grupy oksyetylenowanych alkoholi t³uszczowych w szamponach do w³osów i p³ynach do mycia naczyñ. Opracowane przez autorów modele mog¹ byæ stosowane na etapie projektowania kompozycji nowych produktów rynkowych, zawieraj¹cych oksyetylenowane alkohole t³uszczowe.

Tematyka jakoœci wyrobów chemii gospodarczej jest kontynuowana w kilku kolejnych pra- cach. Wasilewski przedstawia wyniki prac doœwiadczalnych zwi¹zanych z kszta³towaniem jako-

œci p³ynów do rêcznego mycia naczyñ. Autor analizuje wp³yw stê¿enia niejonowych surfaktan- tów na takie w³aœciwoœci u¿ytkowe modelowych p³ynów do mycia naczyñ jak: podatnoœæ na zagêszczenie pod wp³ywem dodatku soli, w³aœciwoœci pianotwórcze i zdolnoœæ emulgowania substancji t³uszczowych. Z kolei w pracy Kaniewskiego i Gajewskiego podejmowane s¹ zagad- nienia zmian w³aœciwoœci reologicznych wybranych produktów chemii gospodarczej w czasie ich d³ugotrwa³ego przechowywania. Badania zale¿noœci pomiêdzy sk³adem surowcowym a cen¹ znajduj¹cych siê na polskim rynku szamponów do mycia w³osów stanowi przedmiot artyku³u przygotowanego przez Be³cikowsk¹, Arcta i Pytkowsk¹. W kolejnej pracy Bojarowicz omawia podstawowe pojêcia zwi¹zane z kosmetykami zawieraj¹cymi filtry przeciws³oneczne.

Mo¿liwoœci zastosowania modelowania w kreowaniu jakoœci wyrobów rynkowych stano- wi¹ myœl przewodni¹ tak¿e kolejnego artyku³u autorstwa Pugaczowskiego i Osipienko. W pracy tej przedstawiono wyniki badañ dotycz¹cych mo¿liwoœci wyznaczania wartoœci liczbowych wskaŸ- ników charakteryzuj¹cych wybrane w³aœciwoœci fizykomechaniczne tkanin we³nianych. Opra- cowane przez autorów modele matematyczne stanowi¹ podstawê do projektowania jakoœci tka- nin we³nianych w oparciu o obliczane w³aœciwoœci fizykomechaniczne tych tkanin w zale¿noœci od z³o¿onych parametrów konstrukcji tkanin.

W kolejnym artykule Brandt i wspó³autorzy omawiaj¹ wyniki badañ w³asnych dotycz¹cych frakcji ziaren pszenicy ró¿nych odmian. Autorzy proponuj¹ wykorzystanie tego pomiaru para- metru jako punktu krytycznego w systemie zapewnienia jakoœci zdrowotnej uwarunkowanej za- wartoœci¹ γ-HCH i DDT

Tematyka bezpieczeñstwa produktów jest kontynuowana w pracy Krejpcio i wspó³autorzy, w której zagadnienia te odniesiono w stosunku do produktów przeznaczonych dla niemowl¹t i ma³ych dzieci. Wyniki badañ jakoœci handlowych kaszek mleczno-ry¿owych oraz mleczno- ry¿owo-owocowych wykazuj¹ na poziom stê¿eñ badanych metali ciê¿kich (Pb, Cs, Cu i Zn) w tych produktach mieœci siê w granicach dopuszczonych przez normy.

Algorytmizacja procesów jest jednym z wa¿niejszych elementów u³atwiaj¹cym specjalistom ds. jakoœci wdra¿anie systemów zarz¹dzania jakoœci¹ zgodnych z normami ISO 9001:2000.

W artykule koñcz¹cym obecne wydanie czasopisma Wojciechowski i Wojciechowska przed- stawiaj¹ zagadnienie algorytmizacji procesów wdra¿ania systemów zarzadzania jakoœci¹ w od- niesieniu do szpitala.

Pi¹ty numer naszego kwartalnika zamyka sta³a rubryka „Informacje TPJ”. Na szczególn¹ uwagê zas³uguje w niej sprawozdanie z kolejnej III konferencji „Surfaktanty i uk³ady zdyspergo- wane w teorii i praktyce. SURUZ 2005” zorganizowanej przez Instytut Technologii Chemicznej i Tworzyw Sztucznych Politechniki Wroc³awskiej i stowarzyszenie SURUZ.

¯yczê Pañstwu przyjemnej lektury.

Zastêpca Redaktora Naczelnego TPJ prof. dr hab. in¿. Ryszard Zieliñski

P r e f a c e

A year has just gone by since the first issue of our journal. It seems like a short while ago. In accordance with the long-term plan adopted by the Editing Board at the end of November 2005 we present the fifth issue of the quarterly journal – Polish Journal of Commodity Science to our readers. We assumed that the leading themes of this issue are going to be commodity problems and quality assurance of the products containing surface-active substances. In order to widen the circle of our authors and readers of an English version we have included several articles in En- glish. As before, irrespective of the language of the original publication each article includes a lengthy abstract both in Polish and English. Abstracts of all articles published in our journal are available on-line at our website at http://www.tpj.pr.radom.pl

A series of 10 articles published in the current issue of our quarterly begins with a Zieliñski’s paper concerning the aggregation processes taking place in water solutions of surfactants on interfacial surfaces. Aggregation processes in these systems are very often used in modern tech- nologies where high quality materials are prepared for electronic needs. The same processes are also used in the production of high quality market products connected with keeping high hygienic and cleanliness standards such as hair shampoos, shower gels, liquid soap and washing-up liquids.

Su³ek, who deals with the role of surfactants from the group of oxyetolate fat alcohol in hair shampoos and dishwashing liquids, discusses this latest topic in his article. The models develo- ped by these authors can be used at the stage of composition design of new market products containing ox ethylene fatty alcohols.

The subject of the quality of products belonging to the group of household chemistry is continued in several other papers. Wasilewski presents the results of experimental work concer- ning quality management of liquids used in washing-up by hand. The author analyses the effect of concentration of non-ion surfactants on such usage characteristics of model washing-up liqu- ids as: susceptibility for thickening under the influence of salt, foam making properties and capa- city for emulsification of fat substances. In turn papers written by Kaniewski and Gajewski un- dertake problems of the change of rheological properties of selected household chemistry pro- ducts during their long-term storage. The research into relations between raw materials contents and price of hair shampoos that are on the Polish market is the subject of the article prepared by Be³cikowska, Arct and Pytkowska. In his next work Bojarowicz discusses basic concepts as regards cosmetics containing sun filters.

Possibilities of using modeling in quality management of market products are the key pro- blems of the next article written by Pugaczowski and Osipienko. The paper presents the results of research into possibility of determining numerical value of indicators characterizing selected physical and mechanical properties of wool fabric. The mathematical models that have been developed by the authors are the basis for designing quality of wool fabric as regards its calcula- ted physical and mechanical properties depending on the complex construction parameters of this type of fabric.

In their next article Brandt and collaborators discuss the results of their own research concer- ning the fraction of wheat grains of various types. The authors suggest using this measuring

parameter as a critical point in the system of providing health quality standard based on the content of γ -HCH and DDT.

The theme of product safety is continued in the work of Krejpcio and collaborators in which they focus on the products for infants and small children. The results of research into the quality of milk and rice and milk, rice and fruit grouts point to the fact that the levels of heavy metals contents (Pb, Cs, Cu and Zn) in these products are within the allowed limits.

Algorithmization of processes is one of the most important elements making it easier for the specialists concerned with the quality to implement the quality management systems in accor- dance with ISO 9001:2000 standards. In the article ending the present issue of the journal Woj- ciechowski and Wojciechowska present the problems of algorithmization of implementation pro- cesses of quality management in the hospital.

The fifth issue of our quarterly closes with the permanent column called „TPJ Information”.

The report on the third conference entitled „Surfactants and Dispersed Systems in Theory and Practice SURUZ 2005 included there is worth recommending.

Deputy editor of Polish Journal of Commodity Science Professor Ryszard Zieliñski, PhD habilitatus, eng.

Ryszard ZIELIÑSKI

Akademia Ekonomiczna w Poznaniu Wydzia³ Towaroznawstwa

Katedra Technologii i Ochrony Œrodowiska

Procesy agregacji surfaktantów w roztworach wodnych na granicy faz:

roztwór–cia³o sta³e

S³owa kluczowe: adsorpcja, agregaty powierzchniowe, CMC, jakoœæ, micele, surfaktanty, monowarstwy, poliwarstwy adsorpcyjne, zwil¿alnoœæ.

Key-words: adsorption, adsorption monolayers, adsorption multilayers, CMC, micelles, quality, surface aggregates, surfactants, wettability.

1. Wprowadzenie

Pojêcie „jakoœæ towaru” jest odmieniane przez nas konsumentów czêsto i to na wiele sposobów. Dokonuj¹c codziennych zakupów czy te¿ p³ac¹c za wykonan¹ us³u- gê ci¹gle konfrontujemy cenê oraz jakoœæ nabywanych dóbr. W najprostszym ujêciu przez jakoœæ dowolnego pro- duktu rynkowego lub oferowanej us³ugi konsument naj- czêœciej rozumie stopieñ spe³nienia jego oczekiwañ w stosunku do nabywanego dobra. Z towaroznawczego punktu widzenia stopieñ spe³nienia tych oczekiwañ mo¿- na okreœliæ ju¿ na etapie projektowania danego produktu na podstawie analizy uzyskanych doœwiadczalnie warto-

œci liczbowych pewnych wskaŸników fizycznych, che- micznych, biologicznych lub sensorycznych. W czasach ogromnej konkurencji produktów na rynku o dokonaniu przez konsumenta decyzji o wyborze danego produktu lub zaniechaniu jego nabycia czêsto decyduj¹ nie tylko pod- stawowe w³aœciwoœci produktu, bêd¹ce rezultatem obec- noœci w nim sk³adników g³ównych (podstawowych), ale coraz czêœciej istotn¹ rolê w decyzjach konsumenckich

odgrywaj¹ dodatkowe walory nada- wane tym produktom przez sk³ad- niki pomocnicze.

Jak wspomniano w poprzedniej pracy [1] tego rodzaju dodatki uszlachetniaj¹ce (np. podnosz¹ce jakoœæ produktu lub procesu) mo¿- na podzieliæ zasadniczo na dwie gru- py. Do pierwszej z nich mo¿na zali- czyæ substancje stosowane w proce- sie technologicznym w celu popra- wy przebiegu niektórych etapów procesu wytwarzania danego pro- duktu. Do drugiej grupy tych dodat- ków mo¿na zaliczyæ substancje (in- dywidua chemiczne) lub ich miesza- niny dodawane jako komponenty produktu w celu polepszenia wybra- nych cech fizycznych, sensorycz- nych lub u¿ytkowych gotowego pro- duktu. Do substancji, które mog¹ byæ i s¹ stosowane jako tego typu substancje, podnosz¹ce jakoœæ za- równo procesów, jak i produktów nale¿¹ bez w¹tpienia surfaktanty, czyli zwi¹zki powierzchniowo czyn- ne, okreœlane w dalszej czêœci tej pracy skrótem ZPC. Obszerne infor- macje na temat budowy, w³aœciwo-

œci fizycznych, chemicznych, biolo- gicznych i u¿ytkowych surfaktantów mo¿na znaleŸæ w licznych opraco- waniach monograficznych [2–7]

oraz w pracach zbiorowych dotycz¹- cych surfaktantów i uk³adów zdy- spergowanych [8–10].

Cz¹steczki surfaktantów, nale-

¿¹ce do grupy zwi¹zków amfifilo- wych, sk³adaj¹ siê z dwóch podsta- wowych elementów: czêœci hydro- filowej zwanej potocznie „g³ow¹”

oraz czêœci hydrofobowej zwanej

„ogonem”. Obrazowo budowê chemiczn¹ pojedynczej cz¹steczki tych substancji przedstawia siê jako hydrofilow¹ „g³owê” z przy³¹czo- nym do niej hydrofobowym „ogo- nem”. Ten typ budowy cz¹steczek surfaktantów powoduje, ¿e w roz- tworach wodnych zwi¹zki te mog¹ ulegaæ procesom agregacji zarówno w fazie objêtoœciowej, jak i w fazie powierzchniowej. Pierwszy typ

agregacji i jego konsekwencje omówiono w poprzedniej pracy [1]. Przedmiotem niniejszego artyku³u s¹ zjawiska agregacji, jakim mog¹ ulegaæ surfaktanty na granicach miêdzyfazowych.

Zdolnoœæ surfaktantów do ulegania procesom agregacji na granicach faz w g³ównej mierze decyduje o ich wielorakich praktycznych zastosowaniach. Œwiadome wykorzystanie wiedzy o procesach agregacji surfaktantów w roztworach oraz czynnikach determinuj¹cych wielkoœæ i w³aœciwoœci tych agregatów stanowi niezbêdne narzêdzie w sterowaniu jakoœci¹ wyproduko- wanych na bazie tych uk³adów produktów rynkowych [6].

2. Budowa surfaktantów a ich adsorpcja na powierzchni cia³ sta³ych

W celu syntetycznego opisu kszta³tu pojedynczej cz¹steczki surfaktanta oraz formy jego asocjacji w roztworze wprowadzono bezwymiarowy wspó³czynnik okreœlany jako krytyczny parametr upakowania (CPP) surfaktanta zdefiniowany przez Israelachwili nastêpuj¹c¹ zale¿no-

œci¹ [3]:

C 0

CL A CPP = V

gdzie: V_C – objêtoœæ czêœci hydrofobowej,

A₀ – pole powierzchni g³owy polarnej na granicy faz, L_C – d³ugoœæ ³añcucha hydrofobowego surfaktanta.

Wartoœæ wspó³czynnika CPP zale¿y od charakteru jonowego surfaktanta i jego budowy [4].

Na podstawie analizy budowy ró¿nych grup surfaktantów oraz warunków zewnêtrznych mo¿na stwierdziæ, ¿e dla surfaktantów jonowych wartoœæ CPP wzrasta w nastêpuj¹cych przypadkach:

a) ze wzrostem d³ugoœci ³añcucha hydrofobowego (regula Traubego),

b) ze wzrostem stopnia rozga³êzienia ³añcucha hydrofobowego (np. zast¹pienie surfaktanta z ³añcuchem nierozga³êzionym przez ³añcuch rozga³êziony),

c) ze wzrostem liczby ³añcuchów hydrofobowych w cz¹steczce (np. zast¹pienie surfaktanta z pojedynczym ³añcuchem przez surfaktant z dwoma ³añcuchami hydrofobowymi), d) na skutek dodatku d³ugo³añcuchowej substancji amfifilowej (np. alkoholu t³uszczowego lub

aminy t³uszczowej),

e) na skutek dodatku niejonowego surfaktanta o charakterze hydrofobowym,

f) na skutek dodatku malej iloœci surfaktanta jonowego o przeciwnym znaku, np. dodatek malej iloœci surfaktanta kationowego do roztworu surkaktantów anionowych),

g) ze wzrostem stê¿enia dodanej soli nieorganicznej (np. NaCl).

Podobna analiza danych doœwiadczalnych dostêpnych dla ró¿nych surfaktantów niejono- wych pozwala na stwierdzenie, ¿e dla tej grupy surfatantów wartoœæ wspó³czynnika CPP wzrasta w nastêpuj¹cych przypadkach:

a) ze wzrostem d³ugoœci ³añcucha hydrofobowego (regula Traubego),

b) ze wzrostem stopnia rozga³êzienia ³añcucha hydrofobowego (np. zast¹pienie surfaktanta z ³añcuchem nierozga³êzionym przez ³añcuch rozga³êziony),

c) ze wzrostem liczby ³añcuchów hydrofobowych w cz¹steczce (np. zast¹pienie surfaktanta z pojedynczym ³añcuchem hydrofobowym przez surfaktant z dwoma ³añcuchami hydrofo- bowymi),

d) na skutek zmniejszenia liczby ugrupowañ oksyetylenowych w cz¹steczce surfaktanta, e) w wyniku obni¿enia stê¿enia surfaktanta jonowego obecnego w roztworze,

f) ze wzrostem stê¿enia dodanej soli nieorganicznej (np. NaCl), g) ze wzrostem temperatury roztworu.

Wartoœæ liczbowa wspó³czynnika CPP odzwierciedla równowagê pomiêdzy czêœci¹ hydro- filow¹ mo¿na przypuszczaæ, ¿e wartoœæ tego parametru mo¿e stanowiæ miarê wielkoœci oddzia-

³ywañ cz¹steczek surfaktanta z powierzchni¹ cia³a sta³ego. Mo¿na przypuszczaæ, ¿e wielkoœæ

adsorpcji surfaktantów na powierzchniach cia³ sta³ych zale¿y od polarnoœci tych powierzchni i mo¿liwoœæ oddzia³ywañ specyficznych. Z definicji wspó³czynnika CPP dla surfaktantów wyni- ka, ¿e ze wzrostem wartoœci wspó³czynnika CPP wielkoœæ adsorpcji surfaktantów na niepolar- nych powierzchniach cia³ sta³ych powinna wzrastaæ podczas gdy wielkoœæ ich adsorpcji na po- larnych powierzchniach powinna maleæ.

3. Agregacja na powierzchni granicznej: roztwór–cia³o sta³e

Zjawisko adsorpcji zwi¹zków powierzchniowo czynnych (surfaktantów, ZPC) z roztworów wodnych na powierzchniach cia³ sta³ych odgrywa du¿¹ rolê w wielu zastosowaniach techno- logicznych, np. w procesach prania, solubilizacji, dyspergowaniu cia³ sta³ych w roztworach, pro- dukcji farb wodorozcieñczalnych. Przebieg procesu adsorpcji ZPC na powierzchni cia³ sta³ych jest okreœlony przez dwa czynniki: wielkoœæ oddzia³ywañ ZPC-powierzchnia oraz hydrofobo- woœæ cz¹steczek ZPC.

Hydrofobowoœæ cz¹steczek ZPC okreœla wielkoœæ oddzia³ywañ hydrofobowych w uk³adzie:

wodny roztwór ZPC-powierzchnia cia³a sta³ego. Oddzia³ywania te w wielu przypadkach stano- wi¹ si³ê napêdow¹ procesów adsorpcyjnych. Oddzia³ywania pomiêdzy cz¹steczkami ZPC i powierzchni¹ cia³a sta³ego odgrywaj¹ ma³¹ rolê w procesach adsorpcyjnych, szczególnie na powierzchniach hydrofobowych.

W zale¿noœci od sposobu powstawania agregatów cz¹steczek ZPC na powierzchniach cia³ sta³ych mo¿na wyró¿niæ dwa podstawowe typy agregatów:

l agregaty powstaj¹ce jako wynik procesu zanurzania cia³ sta³ych w wodnych roztworach surfaktantów w procese Langmuira-Blodgetta,

l agregaty tworz¹ce si¹ na powierzchniach cia³ sta³ych zwil¿anych przez wodne roztwory surfaktantów.

Rysunek 1 w sposób schematyczny przedstawia powstawanie agregatów cz¹steczek ZPC na powierzchniach cia³ sta³ych w procese Langmuira-Blodgetta. Rysunek ten ilustruje powstawanie uporz¹dkowanych uk³adów wielowarstwowych na niepolarnej powierzchni cia³a sta³ego.

Rys. 1. Schemat powstawania wielowarstwowych asocjatów surfaktantów na niepolarnych powierzchniach cia³ sta³ych otrzymanych metod¹ Langmuira-Blodgetta

Fig. 1. Schematic illustration of the multilayer surfactant aggregates formation at the nonpolar solid surfaces by means of Langmuir-Blodgett method

W tym przypadku na powierzchni cia³a sta³ego podczas jego zanurzania nastêpuje agregacja cz¹steczek ZPC w postaci warstwy jednocz¹steczkowej, która nadaje tej powierzchni charakter hydrofilowy. Podczas wyci¹gania z tego roztworu cia³a sta³ego o tak zmodyfikowanej powierzchni na utworzonej wczeœniej monowarstwie nastêpuje ponowna agregacja kolejnej warstwy cz¹ste-

Rys. 2. Struktura wielowarstwowych asocjatów surfaktantów na niepolarnych powierzchniach cia³ sta³ych otrzymanych metod¹ Langmuira-Blodgetta

Fig. 2. Structure of the multilayer surfactant aggregates formed at the nonpolar solid surfaces by means of Langmuir- Blodgett method

Rys. 3. Struktura wielowarstwowych asocjatów surfaktantów na polarnych powierzchniach cia³ sta³ych otrzymanych metod¹ Langmuira-Blodgetta

Fig. 3. Structure of the multilayer surfactant aggregates formed at the polar solid surfaces by means of Langmuir- Blodgett method

czek ZPC, co powoduje, ¿e w wyniku jednokrotnego procesu zanurzania i wynurzania cia³a sta³ego w roztworu na powierzchni tego cia³a powstaj¹ agregaty surfaktantów tworz¹cych po- dwójn¹ warstwê cz¹steczek.

Ale przecie¿ procesy zanurzania i wynurzania cia³a sta³ego w roztworach surfaktantów mo¿- na powtarzaæ wielokrotnie. W takich przypadkach uprzednio wytworzone struktury adsorpcyjne (np. warstwy podwójne) zlokalizowane na powierzchni cia³a sta³ego stanowi¹ powierzchniê do adsorpcji kolejnych cz¹steczek. Na rys. 2 i 3 przedstawiono schematycznie struktury agregatów wielowarstwowych, jakie mog¹ siê tworzyæ podczas wielokrotnego zanurzania i wynurzania w roztworach surfaktantów próbek cia³ sta³ych o ró¿nej polarnoœci. Nale¿y zwróciæ uwagê, ¿e w przypadku zarówno polarnych, jak i niepolarnych powierzchni cia³ sta³ych mo¿liwe s¹ u³o¿e- nia cz¹steczek ZPC w kolejnych warstwach wed³ug jednego z dwóch schematów:

l „g³owa do g³owy” oraz „ogon do ogona”,

l „g³owa do ogona” oraz „ogon do g³owy”.

O rodzaju otrzymywanego u³o¿enia cz¹steczek w agregacie powierzchniowym decyduje g³ów- nie budowa cz¹steczek stosowanych ZPC oraz ich stê¿enie w stosowanym roztworze.

Mo¿na przypuszczaæ, ¿e drugi typ agregacji cz¹steczek ZPC na powierzchni cia³ sta³ych towa- rzyszy zjawisko ich adsorpcji zachodz¹ce podczas zwil¿ania tych powierzchni przez roztwory za- wieraj¹ce surfaktanty. Rodzaj zachodz¹cej w tym przypadku agregacji zale¿y g³ównie od:

l polarnoœci powierzchni cia³a sta³ego,

l stê¿enia ZPC w roztworze, przy czym maksymalna adsorpcja wystêpuje przy stê¿eniach w fazie objêtoœciowej zazwyczaj mniejszej do wartoœci CMC.

W przypadku adsorpcji cz¹steczek ZPC z roztworu wodnego na niepolarnych powierzch- niach cia³ sta³ych proces ten polega g³ównie na adsorpcji ³añcucha hydrofobowego cz¹steczek ZPC na hydrofobowej powierzchni cia³a sta³ego, a u³o¿enie cz¹steczek ZPC w stosunku do po- wierzchni cia³a sta³ego zale¿y w g³ównej mierze od stê¿enia ZPC w roztworze (rys. 4).

Rys. 4. Adsorpcja cz¹steczek surfaktantów na niepolarnej powierzchni cia³a stalego. Symbole: A – niewysycona powierzchnia cia³a sta³ego, B – monomolekularna warstwa adsorpcyjna, C – pó³micela powierzchniowa Fig. 4. Adsorption of surfactant molecules at a nonpolar surface of solid. Symbols: A – unsaturated surface of solid,

B – monomolecular adsorption layer, C – surface semimicelle

W roztworach wodnych o niskich stê¿eniach ZPC, dziêki oddzia³ywaniom pomiêdzy ³añcu- chami hydrofobowymi cz¹steczek ZPC z niepolarn¹ powierzchni¹ cia³a sta³ego, ich cz¹steczki adsorbuj¹ siê na tej powierzchni ustawiaj¹c siê w taki sposób, ¿e ³añcuchy hydrofobowe pozosta- j¹ w bezpoœrednim kontakcie z powierzchni¹ cia³a sta³ego zajmuj¹c mo¿liwie jak najwiêkszy jej obszar, podczas gdy g³owy polarne ZPC znajduj¹ siê od niej z dala (rys. 4A). Przy dalszym wzroœcie stê¿enia ZPC forma tworz¹cych siê agregatów powierzchniowych stanowi wypadkow¹ oddzia³ywañ miêdzy ³añcuchami hydrofobowymi ró¿nych cz¹steczek ZPC, ³añcuchami cz¹ste- czek ZPC i powierzchni cia³a sta³ego oraz pomiêdzy g³owami polarnymi. W tych warunkach na

powierzchni cia³a sta³ego mog¹ tworzyæ siê monowarstwy adsorpcyjne (rys. 4B) lub powierz- chniowe pó³micele adsorpcyjne (rys. 4C).

Zasadniczo proces powstawania pó³micel adsorpcyjnych w roztworach wodnych ZPC jest podobny do procesu tworzenia siê micel w wodnych roztworach ZPC z t¹ ró¿nic¹, ¿e w przypad- ku micel nastêpuje przeniesienie ³añcucha hydrofobowego cz¹steczki ZPC z roztworu wodnego do niepolarnego œrodowiska wnêtrza miceli, podczas gdy w procesie powstawania pó³micel po- wierzchniowych ma miejsce analogiczne przeniesienie hydrofobowego ³añcucha ZPC z roztwo- ru wodnego do niepolarnego œrodowiska panuj¹cego na powierzchni cia³a sta³ego w utworzonej warstwie adsorpcyjnej. W przypadku adsorpcji cz¹steczek ZPC z roztworu wodnego na silnie polarnych powierzchniach cia³ sta³ych u³o¿enie cz¹steczek ZPC w stosunku do powierzchni cia-

³a sta³ego zale¿y w g³ównej mierze od ich stê¿enia w roztworze. W rozcieñczonych wodnych roztworach ZPC ich cz¹steczki ulegaj¹ adsorpcji z roztworu na powierzchni cia³a sta³ego usta- wiaj¹c siê w taki sposób, ¿e g³owy polarne tych cz¹steczek pozostaj¹ w bezpoœrednim kontakcie z polarn¹ powierzchni¹ cia³a sta³ego, podczas gdy ³añcuchy hydrofobowe znajduj¹ siê od niej z dala (rys. 4A). Przy wy¿szych stê¿eniach ZPC nastêpuje zagêszczenie jego cz¹steczek na po- wierzchni cia³a sta³ego jednak tylko do pewnego stopnia, gdy¿ w miarê wzrostu stê¿enia ZPC na powierzchni zaczynaj¹ dominowaæ si³y odpychania miêdzy g³owami polarnymi a zlokalizowa- nymi na powierzchni cia³a sta³ego.

Zjawisko adsorpcji oraz procesy agregacji ZPC na powierzchniach cia³ sta³ych s¹ bardzo dobrze obserwowane w przypadku projektowania oraz badania jakoœci takich produktów rynkowych jak np.

p³yny do zmywania naczyñ, p³yny do k¹pieli, szampony, myd³a w p³ynie czy ¿ele pod prysznic.

Rysunek 5 jest typowym przyk³adem zmian rodzaju powierzchni cia³a sta³ego na zdolnoœæ jej zwil¿ania przez wodne roztwory ZPC o ró¿nych stê¿eniach. Na rys. 5 przedstawiono wykresy ilustruj¹ce wyniki badañ w³asnych dotycz¹cych wp³ywu stê¿enia wodnego roztworu typowego handlowego p³ynu do rêcznego mycia naczyñ na wartoœæ k¹ta zwil¿ania na ró¿nych powierzch- niach metod¹ le¿¹cej kropli.

Jak wynika z przedstawionych wykresów przebieg zmian k¹ta zwil¿ania od stê¿enia zale¿y

1x10^-4 1x10^-3 1x10^-2 1x10^-1 1x10⁰

0 20 40 60 80 100

A B C D E F

K¹t zwil¿ania

Stê¿enie [%]

Rys. 5. Wp³yw stê¿enia wodnego roztworu handlowego p³ynu do mycia naczyñ na wartoœæ k¹ta zwil¿ania ró¿nych rodzajach powierzchnih cia³ sta³ych. Rodzaj powierzchni: A – parafinowa, B – cynkowa, C – stalowa, D – cynowa, E – aluminiowa, F – szklana

Fig. 5. Effect of commercial washing-up liquid concentration in aqueous solutions on the wetting angle of various types of solid surfaces. Solid surface type: A – paraffin, B – zinc, C – steel, D – tin, E – aluminium, F – glass

g³ównie od rodzaju zwil¿anej powierzchni, np. od jej polarnoœci. Nale¿y zwróciæ uwage na fakt,

¿e zastosowana w niniejszej pracy metodyka pomiaru k¹ta zwil¿ania nadaje siê tylko do pomia- rów k¹tów zwil¿ania poni¿ej 90°. Stwierdzono, ¿e metoda ta jest ca³kowicie nieprzydatna w przypadku zwil¿ania powierzchni niepolarnych (np. parafina) przy niskich stê¿eniach badanych substancji. Jest to szczególnie widoczne w zakresie niskich stê¿eñ badanych preparatów (zobacz rys. 5, krzywa A dla parafiny) kiedy to zastosowana metoda pomiarowa daje jako k¹t zwil¿ania k¹t prosty, podczas gdy rzeczywisty k¹t zwil¿ania jest k¹tem rozwartym. Tym niemniej jednak z rysun- ku tego wynika, ¿e w zakresie bardzo wysokich stê¿eñ substancji (powy¿ej 0,3%) nawet parafina ulega czêœciowemu zwil¿aniu przez badany, wodny roztwór p³ynu do mycia naczyñ.

Przebieg procesu adsorpcji cz¹steczek ZPC na polarnej powierzchni cia³a sta³ego zale¿y g³ów- nie od stê¿enia ZPC. Przy niskich stê¿eniach powierzchnia cia³a sta³ego nie jest w pe³ni wysycona przez cz¹steczki ZPC (rys. 6A). Przy wy¿szych stê¿eniach na powierzchni cia³a sta³ego tworzy siê monomolekularna warstwa adsorpcyjna z³o¿ona z niemal prostopadle ustawionych do niej cz¹ste- czek ZPC (rys. 6B). Utworzona w ten sposób monowarstwa adsorpcyjna ma w³aœciwoœci hydro- fobowe. Dlatego przy dalszym wzroœcie stê¿enia kolejne cz¹steczki ZPC mog¹ siê adsorbowaæ do istniej¹cej monowarstwy. Forma agregacji powierzchniowej obserwowana podczas dalszego wzrostu stê¿enia ZPC stanowi wypadkow¹ wielkoœci oddzia³ywañ hydrofobowych ³añcuchów cz¹steczek ZPC miêdzy sob¹ oraz g³ów polarnych i powierzchni cia³a sta³ego [6].

W przypadku gdy g³owy polarne cz¹steczek ZPC i cia³o sta³e s¹ przeciwnie na³adowane (tzn. oddzia³ywania g³owa polarna–powierzchnia sta³a sta³ego s¹ znacznie silniejsze od oddzia-

³ywañ pomiêdzy ³añcuchami hydrofobowymi cz¹steczek ZPC), wówczas dalszy wzrost stê¿enia ZPC mo¿e spowodowaæ tworzenie siê podwójnej warstwy adsorpcyjnej (rys. 6C). Je¿eli si³a oddzia³ywañ miêdzy grupami polarnymi i powierzchni¹ cia³a sta³ego jest nieco mniejsza, wów- czas w obecnoœci wy¿szych stê¿eñ ZPC na powierzchni cia³a sta³ego tworz¹ siê micele powierzch- niowe (rys. 6D). Ma to miejsce wtedy, gdy si³y przyci¹gania pomiêdzy hydrofobowymi ³añcu- chami cz¹steczek ZPC s¹ wiêksze ni¿ si³y oddzia³ywañ pomiêdzy g³owami polarnymi i polarn¹ powierzchni¹ cia³a sta³ego. Proces agregacji powierzchniowej stanowi wypadkow¹ oddzia³ywañ

Rys. 6. Typowe formy agregacji cz¹steczek surfaktantów zaadsorbowanych na polarnej powierzchni cia³a sta³ego.

Symbole: A – niewysycona powierzchnia cia³a sta³ego, B – monomolekularna warstwa adsorpcyjna, C – dwu- warstwowa struktura adsorpcyjna, D – micela powierzchniowa

Fig. 6. Typical forms of aggregation of surfactant molecules adsorbed at a polar surface of solid. Symbols: A – unsatur- ated surface of solid, B – monomolecular adsorption layer , C – bilayer adsorption structure, D – surface micelle

pomiêdzy ³añcuchami hydrofobowymi s¹siaduj¹cych ze sob¹ cz¹steczek ZPC oraz powierzchni cia³a sta³ego i g³ów polarnych cz¹steczek ZPC.

Rysunek 7 jest typowym przyk³adem wp³ywu stê¿enia ZPC na wartoœæ k¹ta zwil¿ania Q powierzchni ró¿nych cia³ sta³ych i ilustruje on dane doœwiadczalne dla typowego myd³a w p³ynie (produkt handlowy). Jak wynika z danych zamieszczonych na rys. 7, przebieg zale¿noœci k¹ta zwil¿ania ró¿nych powierzchni przez wodne roztwory myd³a w p³ynie zale¿y g³ównie od polar- noœci zwil¿anej powierzchni cia³a sta³ego. Zdolnoœæ ta jest g³ównie zwi¹zana z w³aœciwoœciami zwil¿aj¹cymi ZPC zastosowanych w badanej kompozycji, jak¹ stanowi produkt handlowy.

W pracach dotycz¹cych zwil¿alnoœci powierzchni cia³ sta³ych stosowane s¹ ró¿ne parametry, które iloœciowo opisuj¹ tê w³aœciwoœæ w stosunku do danej powierzchni. W przypadku gdy do-

œwiadczalnie wyznaczany jest k¹t zwil¿ania, wówczas ró¿nice w stopniu zwil¿ania powierzchni przedstawia siê podaj¹c:

a) wartoœæ k¹ta zwil¿ania (Q),

b) wartoœæ cosinusa k¹ta zwil¿ania (cos Q) lub

c) wartoœæ logarytmu dziesiêtnego k¹ta zwil¿ania (log Q).

W przypadku ca³kowitego zwil¿ania powierzchni cia³a sta³ego przez badany roztwór (np.

roztwór swobodnie rozlewa siê po p³askiej powierzchni tworz¹c film powierzchniowy) mamy Q ≈ 0°, cos Q ≈ 1 lub log Q < 0.

W przypadku czêœciowego zwil¿ania powierzchni spe³nione s¹ nastêpuj¹ce nierównoœci:

0 < Q < 90°, 1 > cos Q > 0 lub 0 < log Q < 1,954.

Dla uk³adów czêœciowo lub ca³kowicie niezwil¿aj¹cych 90 < Q < 180°, 0 < cos Q < –1 lub log Q > 1,954 [11]. Z definicji tych wynika, ¿e ni¿sza wartoœæ parametru log Q odpowiada lep- szemu zwil¿aniu danej powierzchni przez badany roztwór.

Jak wynika z danych przedstawionych na rys. 7, wyniki pomiarów zdolnoœci zwil¿aj¹cych roztwór typowego handlowego myd³a w p³ynie (stosowanego w bardzo niskich stê¿eniach) wy- kazuje bardzo dobre zdolnoœci zwil¿aj¹ce w stosunku do powierzchni szklanej, gorzej natomiast zwil¿a inne rodzaje badanych powierzchni. Podobne wyniki uzyskano tak¿e dla innych myde³ w p³ynie, szamponów do w³osów oraz p³ynów do mycia naczyñ.

Wyniki pomiarów zwil¿alnoœci powierzchni cia³ sta³ych przez wodne roztwory ZPC przed- stawione w pó³logarytmicznym uk³adzie wspó³rzêdnych pozwalaj¹ dla niezbyt rozcieñczonych próbek opisaæ je równaniem linii prostej:

log Q = log Q_0m – k C

gdzie: Q_0m oraz k to sta³e doœwiadczalne charakterystyczne dla powierzchni i próbki.

Liczbowa wartoœæ wspó³czynnika Q_0m powinna odpowiadaæ wartoœci hipotetycznego k¹ta zwil¿ania roztworu ZPC (lub produktu handlowego). Nale¿y jednak zauwa¿yæ, ze doœwiadczal- nie obserwowane wartoœci log Q₀ (lub Q₀) niekoniecznie musz¹ odpowiadaæ wartoœciom log Q_0m (lub Q_0m) otrzymanym metod¹ najmniejszych kwadratów na drodze liniowej ekstrapolacji do stê¿enia zerowego. Obserwacja ta sugeruje, ¿e w obecnoœci wodnych roztworów ZPC na po- wierzchni miêdzyfazowej: cia³o sta³e–roztwór zwil¿aj¹cy tworzy siê pewien rodzaj powierzch- niowych asocjatów micelarnych tworzonych przez obecne w badanym produkcie ZPC. Ten ro- dzaj sugerowanej adsorpcji cz¹steczek ZPC na hydrofilowych powierzchniach cia³ sta³ych jest czêsto przedstawiany obrazowo jako etap prowadz¹cy do powstawania monowarstw i podwój- nych warstw cz¹steczek ZPC na tych powierzchniach [4]. Mo¿na przypuszczaæ, ¿e przez analo- giê do zjawisk zachodz¹cych w g³êbi roztworu równie¿ na powierzchniach miêdzyfazowych mog¹ tworzyæ siê asocjaty. Istnienie takich agregatów powierzchniowych zasugerowano w pra- cy Scamehorna i wsp. [12] dla adsorpcji jonowych ZPC na na³adowanych powierzchniach cia³ sta³ych. Zatem uzasadnione jest przypuszczenie, ¿e tak¿e w przypadku wodnych roztworów ta- kich produktów handlowych jak szampony, myd³a w p³ynie czy p³yny do mycia naczyñ na po- wierzchniach miêdzyfazowych (szczególnie na powierzchniach polarnych) mo¿e wyst¹piæ po- dobny rodzaj agregacji powierzchniowej.

0 1 2 3 4 5 1

10 100

log Q_m

A B C D E

log Q

Stê¿enie [%]

Rys. 7. Wp³yw stê¿enia typowego myd³a w p³ynie roztworze wodnym na wartoœæ k¹ta zwil¿ania (Q) ró¿nych powierzchni cia³ sta³ych. Rodzaje powierzchni: A – parafinowa, B – miedziana, C – cynkowa, D – aluminiowa, E – szklana Fig. 7. Effect of typical liquid soap concentration in aqueous solutions on the value of contact angle (Q) at various solid

surfaces. Type of surface: A – paraffin, B – copper, C – zinc, D – aluminium, E – glass

Wydaje siê, ¿e przez analogiê do zjawiska agregacji surfaktantów zachodz¹cych w fazie objêtoœciowej roztworów równie¿ takie powierzchniowe asocjaty micelarne mog¹ tworzyæ siê jedynie powy¿ej pewnego krytycznego stê¿enia micelarnego, które w tym przypadku mo¿na okreœliæ jako CSMC (critical surface micelle concentration) przez analogiê do wielkoœci CMC (critical micelle concentration).

Wartoœæ k¹ta zwil¿ania Q_0m, poni¿ej której na badanych powierzchniach mog¹ tworzyæ siê micele powierzchniowe mo¿na oszacowaæ na drodze liniowej ekstrapolacji zale¿noœci logaryt- mu k¹ta zwil¿ania od stê¿enia ZPC do rozcienczenia nieskoñczenie wielkiego. Wy¿szej wartoœci tak zdefiniowanego granicznego k¹ta zwil¿ania (Q_0m) powierzchni przez wodne roztwory ZPC (lub surfaktantowe produkty rynkowe) odpowiada gorsza zwil¿alnoœæ danej powierzchni przez badany produkt przy stê¿eniu równym CSMC. Poniewa¿ wzrost stê¿enia ZPC w roztworze w wiêkszoœci przypadków jedynie nieznacznie obni¿a wartoœæ k¹ta zwil¿ania (poprawia zwil¿al- noœæ powierzchni), liczbowa wartoœæ parametru Q_0m mo¿e stanowiæ przybli¿on¹ miarê zdolnoœci zwil¿aj¹cych produktów rynkowych dla ró¿nych powierzchni.

Podsumowanie

W podsumowaniu mo¿na stwierdziæ, ¿e o zdolnoœci cz¹steczek ZPC do agregacji na po- wierzchniach cia³ sta³ych decyduje nie tylko ich budowa chemiczna surfaktanta, ale tak¿e polar- noœæ powierzchni cia³a sta³ego zwil¿anej przez badane preparaty. W niniejszej pracy pokazano,

¿e dla pojedynczych surfaktantów znajomoœæ ich budowy chemicznej przy wykorzystaniu war- toœci liczbowej krytycznego parametru upakowania (CPP) cz¹steczki ZPC pozwala na okreœle- nie kierunku zmian zdolnoœci do agregacji powierzchniowej wywo³anej zmianami struktury che- micznej cz¹steczki ZPC lub warunkami zewnêtrznymi. O ile takie przewidywanie kierunku zmian zdolnoœci do agregacji powierzchniowej jest mo¿liwe w przypadku pojedynczych surfaktantów, o tyle trudno jest przewidzieæ zdolnoœæ do tego rodzaju agregacji konkretnych preparatów rynko- wych zawieraj¹cych surfaktanty jako podstawowe sk³adniki aktywne. Przy obecnym stanie teo-

rii uzyskanie takiej informacji wymaga ci¹gle przeprowadzenia odpowiednich badañ doœwiad- czalnych.

Praca zrealizowana w ramach BS nr 51102-83/2004.

Literatura

[1] Zieliñski R.: Procesy agregacji surfaktantów w roztworach wodnych. Polish J. Commodi- ty Sci., 1(1), 2004, 81–95.

[2] Anastasiu S., Jelescu E.: Œrodki powierzchniowo czynne. WNT, Warszawa 1973.

[3] Israelachvili J.N.: Intermolecular and Surface Forces and Applications to Colloidal and Biological Systems. Academic Press, London 1985.

[4] Jõnsson B., Lindman B., Holmberg K., Kronberg B.: Surfactants and Polymers in Aqu- eous Solution. John Wiley & Sons, Chichester 1998.

[5] Ogonowski J., Tomaszkiewicz-Potêpa A.: Zwi¹zki powierzchniowo czynne. Wydawnic- two Politechniki Krakowskiej, Kraków 1999.

[6] Zieliñski R.: Surfaktanty. Towaroznawcze i ekologiczne aspekty ich stosowania. Wydaw- nictwo Akademii Ekonomicznej w Poznaniu, Poznañ 2000.

[7] Przondo J.: Zwi¹zki powierzchniowo czynne i ich zastosowanie w produktach chemii go- spodarczej. Wydawnictwo Politechniki Radomskiej, Radom 2004.

[8] Praca zbiorowa: Surfaktanty i uk³ady zdyspergowane w teorii i praktyce. Red. K.A. Wilk.

Wydawnicza Politechniki Wroc³awskiej, Wroc³aw 2000.

[9] Praca zbiorowa: Surfactants and Dispersed Systems in Theory and Practice. SURUZ 2003.

Red. K.A.Wilk. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wroc³awskiej, Wroc³aw 2003.

[10] Praca zbiorowa: Surfactants and Dispersed Systems in Theory and Practice. SURUZ 2005.

Red. K.A.Wilk. Korporacja Biznesowa, Wroc³aw 2005.

[11] Iskierska M., Zielinski R.: Badania w³aœciwoœci zwil¿aj¹cych wybranych myde³ w p³ynie.

[w:] Praca zbiorowa: Towaroznawstwo wobec integracji z Uni¹ Europejsk¹. Red.

J. ¯uchowski. Wydawnictwo Instytutu Technologii Eksploatacji. Radom, 2004, 602–607.

[12] Scamerhorn J.F., Schechter R.S., Wade W.H. (1982) Adsorption of surfactants on mineral oxide surfaces from aqueous solutions. I. Isomerically pure anionic surfactants. J. Colloid Interface Sci., 85, 1982, 463–478.

Recenzent: dr hab. Marian W. Su³ek, prof. ndzw.

PROCESY AGREGACJI SURFAKTANTÓW W ROZTWORACH WODNYCH NA GRANICY FAZ: ROZTWÓR–CIA£O STA£E

Streszczenie

Procesy agregacji zachodz¹cych w wodnych roztworach surfaktantów na powierzch- niach miêdzyfazowych stanowi¹ grupê zjawisk czêsto wykorzystywanych w kreowaniu produktów rynkowych wysokiej jakoœci. W pracy przedstawiono podstawowe w³aœciwo-

œci fizyczne surfaktantów i ich roztworów wodnych znajduj¹cych siê w bezpoœrednim kontakcie z cia³em sta³ym. Pokazano, ¿e dla pojedynczych surfaktantów znajomoœæ ich budowy chemicznej przy wykorzystaniu wartoœci liczbowej krytycznego parametru upa- kowania tego surfaktanta (CPP) pozwala na okreœlenie zdolnoœci do agregacji powierzch- niowej wywo³anej zmianami struktury chemicznej surfaktanta lub warunkami zewnêtrz- nymi. Omówiono tak¿e formy agregacji surfaktantów zachodz¹ce na powierzchniach cia³

sta³ych wywo³ane przez dwa rodzaje procesów: zanurzanie cia³ sta³ych w roztworach surfaktantów oraz zwil¿anie cia³ sta³ych przez roztwory surfaktantów. Procesy agregacji surfaktantów na powierzchniach cia³ sta³ych zilustrowano wynikami badañ zwil¿ania ró¿- nych powierzchni przez handlowe preparaty zawieraj¹ce surfaktanty takie jak p³yny do mycia naczyñ i myd³a w p³ynie.

Ryszard ZIELIÑSKI

Poznañ University of Economics Faculty of Commodity Science

Department of Technology and Environmental Protection

AGGREGATION PROCESSES OF SURFACTANTS

IN AQUEOUS SOLUTIONS AT SOLUTION-SOLID INTERFACE Summary

Aggregation processes taking place in aqueous solutions of surfactants at the solu- tion-solid interfaces are the group of phenomena that are frequently used in creating the commercial products of high quality. In this work we present basic physical properties of surfactants and their aqueous solutions being in direct contact with solid. It it was shown that for individual surfactants the knowledge of their chemical structure with application of the numerical value of critical packing parameter (CPP) of this surfactant allows for determination of surface aggregation ability due to changes in chemical structure of sur- factant or the external conditions.

We have described the modes of surfactant aggregates occurring at the solid surfaces caused by: immersing of the solids in solutions of surfactant as well as by wettingg of the solids by the solutions. Aggregation processes occurig at solid surfaces were illustrated by results of experimental studies on wettability of various solid surfaces by aqueous solu- tions of commercial products containing surfactants such as washing-up liquids and liquid soaps.

prof. dr hab. in¿. Ryszard Zieliñski Katedra Technologii i Ochrony Œrodowiska Wydzia³ Towaroznawstwa

Akademia Ekonomiczna w Poznaniu 60-967 Poznañ, Aleja Niepodleg³oœci 10 tel. (061) 8569055, 8569056, fax. (061) 8543993 e-mail: r.zielinski@ae.poznan.pl, ktos@ae.poznan.pl

Marian W. SU£EK, Anita BOCHO-JANISZEWSKA, Monika ZAWADZKA

Politechnika Radomska

Wydzia³ Materia³oznawstwa i Technologii Obuwia Katedra Chemii, Zak³ad Chemii Fizycznej i Nieorganicznej

oksyetylenowanych Rola alkoholi t³uszczowych w szamponach do w³osów i p³ynach do mycia naczyñ

S³owa kluczowe: sufraktanty, oksyetylenowane alkohole t³uszczowe, szampony, p³yny do naczyñ.

Key-words: surfactants, ethoxylated fatty alcohols, shampoos, washing up liquids.

1. Wprowadzenie

Oksyetylenowane alkohole t³uszczowe nale¿¹ do gru- py niejonowych surfaktantów. Sk³adaj¹ siê z hydrofobo- wego ³añcucha alkilowego oraz z hydrofilowych grup tlen- ku etylenu. Ich ogólny wzór sumaryczny ma postaæ:

[n-C_nH_2n+1(OCH₂CH₂)_xOH]. Najkorzystniejsze w³aœciwo-

œci aplikacyjne wykazuj¹ oksyetylenowane pochodne alkoholu laurylowego z 7–10 molami tlenku etylenu. Wy- kazuj¹ one bardzo dobre w³aœciwoœci zwil¿aj¹ce, deter- gencyjne przy umiarkowanych w³aœciwoœciach pianotwór- czych. S¹ praktycznie kompatybilne ze wszystkimi œrod- kami powierzchniowo czynnymi. Oksyetylenowane alko- hole t³uszczowe s¹ szeroko stosowane w kompozycjach pior¹cych zarówno w postaci proszków, jak i cieczy, preparatów czyszcz¹cych z przeznaczeniem dla gospo- darstwa domowego, zastosowañ komunalnych i przemy- s³owych [1–5].

Niniejsza praca ma na celu okre-

œlenie wp³ywu rodzaju oksyetyleno- wanego alkoholu t³uszczowego na w³aœciwoœci fizykochemiczne i u¿ytkowe szamponów do w³osów oraz p³ynów do mycia naczyñ.

Podstawow¹ funkcj¹ szamponu jest oczyszczenie w³osów i skóry g³owy z ³oju, z³uszczonego naskór- ka, brudu i pozosta³oœci preparatów kosmetycznych. Jednoczeœnie jed- nak szampon nie powinien nadmier- nie usuwaæ naturalnej pow³oki t³usz- czowej, gdy¿ w³osy po umyciu po- winny byæ miêkkie, lœni¹ce, ³atwe do uczesania i do u³o¿enia. G³ówn¹ gru- p¹ sk³adników, decyduj¹c¹ o jako-

œci szamponu, s¹ zwi¹zki po- wierzchniowo czynne. Powinny siê one charakteryzowaæ wysok¹ efek- tywnoœci¹ usuwania brudu z w³osów i skóry, bez nadmiernego ich od- t³uszczania i wysuszania, ³atwoœci¹ sp³ukiwania z powierzchni w³osa, funkcjonalnoœci¹ niezale¿n¹ od stopnia twardoœci wody oraz nietok- sycznoœci¹. Niejonowe zwi¹zki po- wierzchniowo czynne, a w szczegól- noœci oksyetylenowane alkohole t³uszczowe, spe³niaj¹ wymienione wy¿ej wymagania. Dodatkow¹ za- let¹ tych zwi¹zków jest brak dra¿- ni¹cego oddzia³ywania na œluzów- kê oka i skórê. Powoduj¹ nawet ob- ni¿enie dzia³ania dra¿ni¹cego innych zwi¹zków powierzchniowo czyn- nych, stosowanych w szamponach [6, 7].

P³yny do mycia naczyñ przezna- czone s¹ do zmywania stosunkowo

³atwych do usuniêcia zanieczysz- czeñ, takich jak produkty spo¿yw- cze, przede wszystkim resztki jedze- nia i niezbyt trudne do zmycia za- brudzenia œrodowiskowe – py³ lub kurz. Od p³ynów do mycia naczyñ wymaga siê przede wszystkim do- brych w³aœciwoœci zwil¿aj¹cych, penetracyjnych, dysperguj¹cych oraz zdolnoœci do emulgowania t³uszczów. Innym, równie¿ wa¿nym kryterium jest pe³na obojêtnoœæ wo- bec skóry r¹k, a wiêc brak w³aœci-

woœci dra¿ni¹cych i uczulaj¹cych, nawet przy d³ugotrwa³ym kontakcie ze skór¹. W sk³ad p³ynów do mycia naczyñ wchodz¹ przede wszystkim mieszaniny œrodków powierzchniowo czynnych i ewentualnie niewielkie iloœci œrodków wspomagaj¹cych. Ze wzglêdu na trwa³oœæ i dostêpnoœæ cenow¹ szerokie zastosowanie w preparatach myj¹cych znalaz³y oksyetylenowane niejonowe zwi¹zki powierzchniowo czynne. S¹ one odporne na dzia³anie wody i czynników chemicznych oraz maj¹ doskona³e w³aœciwoœci myj¹ce. Dziêki niskiej wartoœci CMC pozostaj¹ aktywne nawet w bardzo ma³ych stê¿eniach, co pozwala na otrzymywanie produktów bardzo wydajnych [8].

2. Przygotowanie receptur

Celem pracy jest ocena w³aœciwoœci fizykochemicznych i u¿ytkowych szamponów do w³o- sów oraz p³ynów do mycia naczyñ w zale¿noœci od rodzaju oksyetylenowanego alkoholu t³usz- czowego. Do badañ wybrano oksyetylenowane alkohole laurylowe o ró¿nym stopniu oksyetyle- nowania wyprodukowane przez firmê Rokita. W celu uproszczenia zapisu zastosowano nastêpu- j¹ce oznaczenia:

– alkohol laurylowy o stopniu oksyetylenowania równym 2 (Rokanol LK2) – LK2,

– alkohol laurylowy o stopniu oksyetylenowania równym 3 (Rokanol LK3) – LK3,

– alkohol laurylowy o stopniu oksyetylenowania równym 5 (Rokanol DB5) – DB5,

– alkohol laurylowy o stopniu oksyetylenowania równym 7 (Rokanol L7) – L7,

– alkohol laurylowy o stopniu oksyetylenowania równym 10 (Rokanol L10) – L10, Bazuj¹c na sk³adnikach konkretnych receptur udostêpnionych przez firmê COGNIS i CRO- DA, opracowano nowe receptury szamponów do mycia w³osów i p³ynów do mycia naczyñ.

Modyfikacja oryginalnych receptur polega³a na zamianie jakoœciowej i iloœciowej sk³adników kompozycji. W ten sposób powsta³y receptury szamponów do w³osów (tab. 1) i p³ynów do mycia naczyñ (tab. 2).

Tabela 1. Receptury szamponów do w³osów Table 1. Formulations of shampoos

Sk³adnik, nazwa INCI Sodium Laureth Sulfate, (27%) Cocamidopropyl Betaine, (25%)

Cocamide DEA Laureth-2 Laureth-3 Laureth-5 Laureth-7 Laureth-10 Aqua Perfume Preservative

Colour Sodium Chloride

Nazwa handlowa Texapon NSO

Dehyton K Rokamid KAD

Rokanol LK2 Rokanol LK3 Rokanol DB5 Rokanol L7 Rokanol L10

–

–

–

–

–

I 11,0 7,00 1,00 1,00

–

–

–

– do 100%

0,2 0,1 0,1 0,5

II 11,0 7,00 1,00

– 1,00

–

–

– do 100%

0,2 0,1 0,1 0,5

III 11,0 7,00 1,00

–

– 1,00

–

– do 100%

0,2 0,1 0,1 1,0

IV 11,0 7,00 1,00

–

–

1,00

– do 100%

0,2 0,1 0,1 2,0

V 11,0 7,00 1,00

–

–

–

– 1,00 do 100%

0,2 0,1 0,1 1,5 Receptura

3. W³aœciwoœci u¿ytkowe szamponów i p³ynów do mycia naczyñ zawieraj¹cych oksyetylenowane alkohole

3.1. LepkoϾ

Lepkoœæ jest jednym z najwa¿niejszych parametrów jakoœciowych ocenianych przez konsu- menta. Czêsto zdarza siê, ¿e niektóre wyroby rynkowe s¹ postrzegane przez konsumenta jako

„dobre” jedynie na podstawie wykazywanej przez nie wysokiej lepkoœci. W odczuciu u¿ytkow- nika wysoka lepkoœæ p³ynnego wyrobu czêsto sugeruje du¿e stê¿enie aktywnych sk³adników zastosowanych do jego produkcji. Dlatego, ze wzglêdów czysto marketingowych, zarówno szam- pony, jak i p³yny do mycia naczyñ, powinny mieæ mo¿liwie wysok¹ lepkoœæ, sugeruj¹c¹ wysoki stopieñ koncentracji. Jedynymi ograniczeniami, w tym przypadku, s¹ ³atwoœæ dozowania z butel- ki oraz szybkoœæ rozprowadzania w wodzie.

Najczêœciej stosowan¹ substancj¹ wp³ywaj¹c¹ na podwy¿szenie wspó³czynnika lepkoœci jest chlorek sodu. W pracy analizowano wp³yw stê¿enia NaCl na lepkoœæ badanych szamponów i p³ynów do mycia naczyñ.

Pomiary wspó³czynnika lepkoœci zosta³y przeprowadzone na wiskozymetrze rotacyjnym Brookfield RVDVI+, przy sta³ej prêdkoœci obrotowej wartoœci 100 obr/min. Wartoœci odczyty- wano po up³ywie trzech sekund. Ostateczny wynik jest œredni¹ arytmetyczn¹ trzech pomiarów wykonanych dla ka¿dego preparatu.

Na rys. 1 przedstawiono zale¿noœæ lepkoœci, badanych p³ynów do mycia naczyñ z ró¿nymi Rokanolami, od stê¿enia NaCl. Dla wszystkich badanych p³ynów zale¿noœæ ta jest analogiczna:

wartoœæ lepkoœci wraz ze wzrostem zawartoœci elektrolitu pocz¹tkowo roœnie, a¿ do uzyskania maksimum, nastêpnie spada po dodaniu wiêkszej iloœci NaCl (nastêpuje tzw. efekt wysalania).

Wraz ze wzrostem stopnia oksyetylenowania stosowanych Rokanoli roœnie stê¿enie elektrolitu,

Sk³adnik, nazwa INCI Sodium Laureth Sulfate, (27%)

Sodium Alkilbenzene Sulfonate, (55%)

Laureth-2 Laureth-3 Laureth-5 Laureth-7 Laureth-10 Cocamide DEA Cocamidopropyl Betaine, (25%)

Urea Aqua Perfume Preservative

Colour Sodium Chloride

Nazwa handlowa Texapon NSO

ABS Na Rokanol LK2 Rokanol LK3 Rokanol DB5 Rokanol L7 Rokanol L10 Rokamid KAD

Dehyton K

–

–

–

–

–

–

I 15,0 5,00 2,00

–

–

–

– 2,00

1,8 1,00 do 100%

0,2 0,1 0,1 0,5

II 15,0 5,00

– 2,00

–

–

– 2,00

1,8 1,00 do 100%

0,2 0,1 0,1 0,5

III 15,0 5,00

–

– 2,00

–

2,00 1,8 1,00 do 100%

0,2 0,1 0,1 0,5

IV 15,0 5,00

–

–

– 2,00

– 2,00

1,8 1,00 do 100%

0,2 0,1 0,1 1,0

V 15,0 5,00

–

–

–

– 2,00 2,00 1,8 1,00 do 100%

0,2 0,1 0,1 1,5 Receptura

Tabela 2. Receptury p³ynów do mycia naczyñ Table 2. Formulations of washing up liquids

przy którym wspó³czynnik lepkoœci p³ynu do naczyñ osi¹ga maksimum. Dla alkoholi o stopniu oksyetylenowania równym 2 oraz 3 maksymaln¹ wartoœæ lepkoœci badanych p³ynów uzyskano ju¿ po dodaniu 0,5% soli. Wynosi³a ona odpowiednio 1750 i 2250 mPa·s. Maksimum lepkoœci dla Rokanolu DB5 (1850 mPa·s) odnotowano przy 1% NaCl, dla L7 (1730 mPa·s) przy 1,5%

NaCl, natomiast dla L10 (990 mPa·s) przy 2% NaCl.

0 500 1000 1500 2000 2500

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3

Stê¿enie NaCl [%]

Lepkoœæ [mPa·s] LK2

LK3 DB5 L7 L10

Rys. 2 przedstawia zale¿noœæ lepkoœci badanych szamponów od stê¿enia NaCl. W ka¿dym badanym przypadku wartoœæ lepkoœci roœnie wraz ze wzrostem dodanej iloœci elektrolitu, nastêp- nie osi¹ga maksimum i spada po dodaniu wiêkszej iloœci NaCl. Wzrost stopnia oksyetylenowa- nia stosowanych alkoholi powoduje wzrost stê¿enia elektrolitu, przy którym wspó³czynnik lep-

Rys. 1. Wp³yw stê¿enia NaCl na lepkoœæ badanych p³ynów do mycia naczyñ Fig. 1. Viscosity of washing up liquids vs. concentration of NaCl

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 Stê¿enie NaCl [%]

Lepkoœæ [mPa·s] LK2

LK3 DB5 L7 L10

Rys. 2. Wp³yw stê¿enia NaCl na lepkoœæ badanych szamponów Fig. 2. Viscosity of shampoos vs. concentration of NaCl

koœci badanych szamponów przyjmuje wartoœæ maksymaln¹. Dla szamponów z Rokanolem LK2 i LK3 maksimum lepkoœci uzyskano przy stê¿eniu soli równym 0,5%, wartoœci lepkoœci wynosi-

³y odpowiednio 620 i 750 mPa·s. Maksymaln¹ wartoœæ wspó³czynnika lepkoœci dla szamponów z Rokanolem DB5 (1250 mPa·s) i L7 (1530 mPa·s) uzyskano przy stê¿eniu soli równym odpo- wiednio 2 i 4%. W przypadku szamponu z Rokanolem L10 dodatek NaCl w bardzo ma³ym stop- niu wp³ywa na wartoœæ lepkoœci preparatu.

3.2. W³aœciwoœci pianotwórcze

W przypadku œrodków myj¹cych zarówno p³ynów do mycia naczyñ, jak i szamponów, bar- dzo wa¿ne s¹ dobre w³aœciwoœci pianotwórcze przy wysokim wskaŸniku stabilnoœci piany i jej odpornoœci na przeciwpienne dzia³anie t³uszczów. Jest to istotne tak¿e ze wzglêdów czysto mar- ketingowych – obfita piana jest bardzo czêsto uto¿samiana przez konsumentów z dobrym dzia³a- niem myj¹cym.

W oparciu o Polsk¹ Normê [9] przeprowadzono badania w³aœciwoœci pianotwórczych 1%

roztworów szamponów oraz p³ynów do mycia naczyñ z optymalnym stopniem zasolenia. W celu oceny stabilnoœci piany mierzono objêtoœæ powsta³ej piany w czasie. Za wynik koñcowy ozna- czania przyjêto œredni¹ arytmetyczn¹ trzech pomiarów wykonanych dla ka¿dego preparatu.

Rys. 3 przedstawia zale¿noœæ objêtoœci piany od czasu dla badanych szamponów. Szampony zawieraj¹ce Rokanol LK3 oraz DB5 wykazuj¹ zbli¿one w³aœciwoœci pianotwórcze. W obu przy- padkach objêtoœæ pocz¹tkowa piany wynosi³a 190 cm³, a po up³ywie 60 min jej wartoœæ spad³a do 130 cm³. Najmniejsz¹ stabilnoœæ piany odnotowano dla szamponu z Rokanolem L10.

0 50 100 150 200 250

0 15 30 45 60 75

Czas [min]

Objêtoœæ piany [cm3 ]

LK2 LK3 DB5 L7 L10

Rys. 3. Zale¿noœæ objêtoœci piany badanych szamponów od czasu Fig. 3. Volume of foam vs. time for shampoos

Na rys. 4 przedstawiono zale¿noœæ objêtoœci piany badanych p³ynów do mycia naczyñ od czasu. Najlepsze w³aœciwoœci pianotwórcze odnotowano w przypadku p³ynu z Rokanolem LK3.

P³yn ten charakteryzowa³ siê najwiêksz¹ objêtoœci¹ pocz¹tkow¹ i najlepsz¹ stabilnoœci¹ piany w czasie. Najgorsze w³aœciwoœci pianotwórcze wykazuje p³yn z zawartoœci¹ Rokanolu L10.

3.3. Zdolnoœæ do emulgowania t³uszczu

W oparciu o Polsk¹ Normê [10] oznaczano zdolnoœæ emulgowania t³uszczu 10% roztworów badanych szamponów i p³ynów do mycia naczyñ. Metoda polega³a na ocenie zdolnoœci emulgowa- nia oleju rzepakowego zabarwionego czerwieni¹ sudanow¹. Dodatek barwnika mia³ na celu u³a- twienie obserwacji punktu granicznego, w którym badany œrodek nie emulguje ju¿ t³uszczu. Za wynik negatywny (œrodek nie wykazuje wymaganej zdolnoœci emulgowania t³uszczów) nale¿a³o przyj¹æ wydzielenie siê zabarwionej warstewki oleju lub kilku plamek zabarwionego t³uszczu.

Dla próbek p³ynów do mycia naczyñ oznaczanie zdolnoœci emulgowania t³uszczów wypad³o pozy- tywnie. Badane p³yny spe³ni³y wymagania normy PN-74/C-77003. Dowodem tego by³ brak pomarañ- czowej warstewki zabarwionego t³uszczu na powierzchni roztworów. Dodatkowo zbadano zdolnoœæ emulgowania p³ynów dla 2,2 g oleju rzepakowego. Wynik równie¿ by³ pozytywny. Badane p³yny maj¹ bardzo dobr¹ zdolnoœæ emulgowania, przekraczaj¹c¹ wymogi Polskiej Normy. Wp³ywa to korzystnie na w³aœciwoœci u¿ytkowe p³ynów, poniewa¿ zabrudzenia wystêpuj¹ce na mytych naczyniach najczêœciej s¹ zabrudzeniami zawieraj¹cymi ró¿ne t³uszcze pochodzenia roœlinnego lub zwierzêcego.

Dla szamponów oznaczanie zdolnoœci emulgowania t³uszczów wypad³o negatywnie. Bada- ne próbki nie wykazywa³y wymaganej wed³ug PN-74/C-77003 zdolnoœci emulgowania. Dowo- dem tego by³o wydzielenie siê na powierzchni roztworów pomarañczowej warstewki zabarwio- nego oleju. Dodatkowo zbadano zdolnoœæ emulgowania mniejszej iloœci t³uszczu. Pozytywny wynik uzyskano dopiero dla 0,4 g oleju rzepakowego. Wynik ten jest zadowalaj¹cy, poniewa¿

zbyt wysoka zdolnoœæ emulgowania t³uszczu mog³aby niekorzystnie wp³ywaæ na stan mytych w³osów, a przede wszystkim skóry, która mog³aby ulec nadmiernemu odt³uszczeniu.

4. Podsumowanie

W celu otrzymania dobrej jakoœci preparatów myj¹cych zastosowano jako sk³adnik oksyety- lenowane alkohole t³uszczowe. Badano wp³yw stopnia oksyetylenowania alkoholi laurylowych na w³aœciwoœci fizykochemiczne i u¿ytkowe szamponów oraz p³ynów do mycia naczyñ. Prze- prowadzone badania laboratoryjne dowiod³y, ¿e wzrost stopnia oksyetylenowania stosowanych alkoholi znacz¹co wp³ywa na lepkoœæ oraz w³aœciwoœci pianotwórcze badanych produktów. Nie odnotowano natomiast wp³ywu na zdolnoœæ emulgowania t³uszczu. Na szczególn¹ uwagê zas³uguj¹ preparaty zawieraj¹ce oksyetylenowany alkohol o stopniu oksyetylenowania równym 2 oraz 3. Uzy-

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

0 15 30 45 60 75

Czas [min]

Objêtoœæ piany [cm3 ] LK2

LK3 DB5 L7 L10

Rys. 4. Zale¿noœæ objêtoœci piany p³ynów do mycia naczyñ od czasu Fig. 4. Volume of foam vs. time for washing up liquids

skuj¹ one optymaln¹ lepkoœæ przy niewielkim, rzêdu 0,5%, stê¿eniu NaCl. Odznaczaj¹ siê najlepszy- mi w³aœciwoœciami pianotwórczymi oraz wykazuj¹ dobr¹ zdolnoœæ emulgowania t³uszczu.

Literatura

[1] Zieliñski R.: Surfaktanty towaroznawcze i ekologiczne aspekty ich stosowania. Poznañ, Wydawnictwo Akademii Ekonomicznej 2000.

[2] Malinka W.: Zarys Chemii Kosmetycznej. Wroc³aw, VOLUMED sp. z o.o., 1999.

[3] Ogonowski J., Tomaszkiewicz-Potêga A.: Zwi¹zki powierzchniowo czynne. Kraków, 1999.

[4] Porter H.R.: Handbook of surfactants. Devon, Blackie A&P, 1994.

[5] Su³ek M.W., Wasilewski T., Bocho-Janiszewska A., Sas W.: Surface active compounds as lubricant additives. Surfactants and dispersed systems in theory and practice. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wroc³awskiej, 2003.

[6] Marcinkiewicz-Salomonowiczowa J.: Zarys chemii i technologii kosmetyków. Wydaw- nictwo Politechniki Gdañskiej, 1997.

[7] Barel A.O., Paye M., Maibach H.I.: Handbook of Cosmetic Scince and Technology. New York, Marcel Dekker Inc. 2001.

[8] Arct J.: Mycie, czyszczenie i szorowanie w gospodarstwie domowym. Wiadomoœci Dro- gistowskie, 2, 1994.

[9] PN – 74/C-04801, Oznaczanie w³asnoœci pianotwórczych.

[10] PN – 74/C-77003, P³ynne œrodki do rêcznego mycia naczyñ.

Recenzent: prof. zw. dr hab. Piotr Przyby³owski

ROLA OKSYETYLENOWANYCH ALKOHOLI T£USZCZOWYCH W SZAMPONACH DO W£OSÓW I P£YNACH DO MYCIA NACZYÑ

Streszczenie

W pracy przedstawiono wp³yw rodzaju zwi¹zku powierzchniowo czynnego na ja- koœæ wybranych œrodków myj¹cych. Sk³ad badanych preparatów by³ oparty na komercyj- nych recepturach, które zmodyfikowano jakoœciowo i iloœciowo. Jako surfaktant zastoso- wano m. in. oksyetylenowany alkohol laurylowy o ró¿nym stopniu oksyetylenowania.

Analizowano wp³yw d³ugoœci ³añcucha oksyetylenowanego na w³aœciwoœci fizykoche- miczne i u¿ytkowe szamponów oraz p³ynów do mycia naczyñ. Przeprowadzono badania reologiczne, w³aœciwoœci pianotwórczych oraz zdolnoœci emulgowania t³uszczu.

Marian W. SU£EK, Anita BOCHO-JANISZEWSKA, Monika ZAWADZKA Radom Technical University

Faculty of Department of Chemistry

ETHOXYLATED LAURYL ALCOHOLS IN SHAMPOOS AND WASHING-UP LIQUIDS

Summary

In the paper the influence of type of ethoxylated lauryl alcohol on quality of shampo- os and washing up liquids is described. The composition of the agents tested was based on commercial recipes, which were qualitatively and quantitatively modified. Ethoxylated lauryl alcohols of various ethoxylation degrees were used as surfactants. The influence of the length of the ethoxylated chain on physical-chemical and functional properties of the shampoos and washing-up liquids was tested. The ability to emulate fats and to create foam was assessed. Additionally, rheological tests were performed.

dr hab. Marian W. SU£EK, prof. ndzw.

Politechnika Radomska Wydzia³ MiTO

Katedra Chemii, Zak³ad Chemii Fizycznej i Nieorganicznej ul. Chrobrego 27

26-600 Radom

e-mail: sulekmarian@wp.pl tel. (048) 361 75 38