洗剤や水処理においてリン酸ビルダーを置き換える方法

リン酸塩ビルダーは、数十年にわたって洗剤や水処理化学物質を使用していました。トリポリリン酸ナトリウムは、洗浄水を軟化させ、土壌を分散させ、アルカリ性を安定させ、これらすべてを安価に行いました。問題は常に下流にありました。リンは表層水中の藻類の成長を促進し、その単一の欠陥により、ほとんどの規制された市場からリン酸塩が除去されました。この記事では、リン酸塩ビルダーを生分解性のケラントに置き換える方法、置換比率、および各アプリケーションの再構成ガイダンスについて説明します。

リン酸塩ビルダーが行かなければならない理由

リンに対する環境上の問題は解決されました。リン酸塩を含んだ洗浄水が川や湖に到達すると、水から酸素を奪い、水生生物を殺す藻類の増殖を引き起こします。これが、欧州連合が2017年に消費者用洗剤や食器洗い機の錠剤中のリン酸塩を禁止した理由であり、水処理許可が現在、ほとんどの先進国でリンの排出を制限している理由でもあります。

フォーミュレーターにとって、メッセージはシンプルです。市場は変化し、リン酸ビルダーに依存し続ける製品は需要の減少と規制リスクの増大に直面しています。問題はもはやリン酸ビルダーを置き換えるかどうかではなく、どの代替品が各アプリケーションに適合するかです。

ビルダーが行うべき3つの仕事

置換を理解することは、ビルダーが実際に何をするかを理解することから始まります。リン酸塩ビルダーは、洗剤で3つの機能を果たします。カルシウムとマグネシウムを捕捉して界面活性剤に干渉させないようにする、微粒子状の土壌を分散させて洗浄水に浮遊させる、アルカリ性を緩衝して洗浄pHを洗浄範囲内に保ちます。

単一の代替品がすべての3つの機能を正確に再現するわけではありません。これが、代替品が通常、1対1の交換ではなくシステムである理由です。生分解性のケラントが隔離を処理し、高分子分散剤が土壌懸濁液を処理し、炭酸塩またはクエン酸塩がアルカリ性を処理します。各成分は、1つの分子に3つの仕事を十分に行わせる代わりに、1つの仕事をうまく行います。

リン酸ビルダーを置き換えるための適切なシェラントの選択

チェラントの選択はアプリケーションに従います。自動食器洗いの場合、MGDA-Na 3はマグネシウムを強く結合し、pH 13および熱い洗浄温度を通じて安定しているため、標準的な答えです。洗濯液の場合、GLDA-Na 4は洗浄サイクル全体で広範なカルシウム制御を提供します。冷却水および産業規模の制御の場合、PASP-Naは排出物にリンを添加せずに炭酸カルシウムの沈殿を抑制します。

これらの比率は出発点です。最終的な投与量は、ビルダーの要件が洗浄水のカルシウムとマグネシウムの負荷を追跡するため、目標水硬度での性能テストから得られます。

リン酸塩ビルダーを交換した後の洗濯の改良

フォーミュラの5%でSTPPを使用した洗濯液は、同等の活性量でGLDA-Na 4に置き換えられ、アルカリ性緩衝を回復するために少量の炭酸塩またはクエン酸塩が添加されます。ケラントは硬度を隔離し、炭酸塩はpHを保持し、界面活性剤システムは軟化した水で評価された洗浄性能を発揮します。

リフォーミュレーションは、任意の変更と同じ段階的な経路に従います:置換比率から開始し、目標の水硬度で洗浄性能テストを実行し、投与量を調整し、リリース前に完全な安定性パネルを実行します。ほとんどの洗濯スイッチは2回または3回の反復で完了します。

リン酸塩ビルダーを交換する際に食器洗い機の錠剤を改良する

食器洗い機の錠剤は、洗浄が熱く、アルカリ性で短いため、最も要求の厳しいケースです。錠剤の30ー40%にあるSTPPは、錠剤の重量の3ー8%でMGDA-Na 3に置き換えられます。これは、ケラントのより高い結合強度を反映した、はるかに低い使用レベルです。重量の差は、アルカリ性とバルクを提供する炭酸塩またはクエン酸塩の充填剤で構成されています。

置換は、MGDA-Na 3がSTPPよりも効率的にマグネシウムを結合するために機能します。STPPが高用量で隔離と分散の組み合わせによって達成したことを、MGDA-Na 3は低用量でより強力で特異的な隔離によって達成します。その結果、同等の性能を持つより小型の錠剤またはよりコンパクトな粉末が得られます。

水処理:ホスホネートスケール阻害剤の置換

工業用冷却水は数十年にわたってホスホン酸スケール抑制剤に頼ってきましたが、リンの排出制限により、施設は現在、リンフリーの代替品に向かっています。PASP-Naは、リンを添加せずにホスホン酸スケール抑制剤を置き換えることで、排出コンプライアンスの問題を解消します。

置換は固定比率ではなく硬度負荷に従います。水処理エンジニアは、水の硬度と濃度サイクルに応じて、PASP-Naを1リットルあたり5ー20ミリグラムで投与し、テストクーポン上のスケール沈着を測定して投与量を調整します。キラントは炭酸カルシウムと硫酸塩のスケールを防止し、分散剤ポリマーは微粒子を懸濁させます。

コストと性能のトレードオフ

生分解性ケラントは、リン酸塩ビルダーよりも1キログラムあたりのコストが高くなります。ただし、正直な比較には、古いリン酸塩システムが排出サーチャージ、コンプライアンスリスク、制限リストにかかったコストが含まれます。これらのコストが台帳に移動すると、正味の配合増加率はしばしば数%に狭まります。

パフォーマンス自体は後退しません。MGDA-Na 3とGLDA-Na 4は、ターゲットアプリケーションでSTPPのクリーニング結果に合致し、高pHの産業用クリーニングでは実際により優れた性能を発揮します。「リン酸塩フリー」が「弱い」という意味だった日々は過ぎ去りました。

代替トライアルを実行する方法

段階的なアプローチが最も効果的です。現在のビルダー、ターゲットpH、および欠陥を引き起こす金属イオンを確認してください。開始置換比率を提案してください。実際の水の硬度と温度でベンチトライアルを実行してください。結果を確認した後、パイロットバッチに移行し、最終的にフルプロダクションに移行してください。

パフォーマンスデータは、品質チームとお客様のケースをサポートするため、各段階を文書化します。ほとんどのスイッチは2回または3回の反復で完了し、最初の製品スイッチからのデータにより、2番目と3番目の製品スイッチがより速く実行されます。

欧州委員会の洗剤リン酸塩に関するページは、2017年の制限の規制根拠を説明しています。

よくあるご質問

一度にリン酸塩ビルダーを1つの製品に置き換えることはできますか?

はい、これが推奨されるアプローチです。最も大量の製品または最も緊急の規制圧力を持つ製品から始めます。最初のスイッチからのデータは、次のスイッチに通知します。

生分解性のケラントは、洗浄性能においてリン酸塩ビルダーに匹敵しますか?

彼らのターゲットアプリケーションでは、はい。MGDA-Na 3とGLDA-Na 4は、食器洗浄や洗濯においてSTPPの洗浄結果に合致し、高pHの工業用洗浄においてもより優れた性能を発揮します。

リフォーミュレーション製品に必要な書類は何ですか?

EU向け製品については、生分解性チェラントのREACH登録と改良された製品の最新の洗剤ラベルが必要です。両方を提供するサプライヤーは、コンプライアンスの負担のほとんどを軽減します。

処方ガイダンスと評価サンプルについては、Yuanlian Chemical製品センターをご覧ください。アプリケーションラボでは、特定の製品カテゴリの置換比率と互換性データを提供します。