فرمولاسیون شیشه پاک کن

مقدمه:

فرمولاسیون شیشه پاک کن

با افزایش انتظارات نسبت به مزایای فناوری نانو، نگرانی فزاینده ای در مورد خطرات احتمالی بهداشتی و زیست محیطی در عموم مردم و جامعه علمی مشاهده می شود. پیشنهادهای مختلفی برای تعریف اصطلاح “نانو مواد” ارائه شده که معمولاً ابعاد زیر 100 نانومتر را نشان می دهد. این مواد به دلیل داشتن ذرات نانو و سطح ویژه نسبتا بالا، فعالیت بیولوژیکی بیشتری داشته که ممکن است منجر به پیامدهای منفی سلامتی شود. نگرانی های خاصی مطرح شده که نانو ذرات با شکل الیافی و ماندگاری زیستی بالا ممکن است به دلیل ابعاد آنها دارای خواص خطرناک آزبست مانند باشند.

افزون بر این، نقش و اهمیت انتقال بالقوه نانو ذرات از محل ورود اولیه به اندام های ثانویه و اثرات ناشی از افزایش توزیع زیستی بحث مهمی است. کمیته علمی کمیسیون اروپا در مورد خطرات بهداشتی نوظهور و تازه شناسایی شده (SCENIHR) با تأیید ناهمگنی این دسته از مواد، پیشنهاد کرد که ارزیابی خطر نانو ذرات باید به صورت موردی با استفاده از یک رویکرد مرحله بندی شده، از جمله شناسایی خطر و تجزیه و تحلیل در معرض قرار گرفتن، انجام شود.

در این مطالعه نویسندگان، ارزیابی خطر نانو ذرات دی اکسید سیلیکون آمورف کلوئیدی (SAS) را در فرمولاسیون شیشه پاک کن با تمرکز ویژه بر استفاده توسط مصرف کنندگان، ارائه می دهند (Msds شیشه پاک کن). استفاده از نانو ذرات در فرمول ساخت شیشه پاک کن افزون بر قدرت پاک کنندگی بیشتر، یک لایه ی آبگریز روی سطح شیشه ایجاد می‌کند که مانع نشست مجدد گردو غبار می شود. این لایه آبگریز، شیشه ها را مدت زمان بیشتری از آلودگی حفظ می کند‌. دی اکسید سیلیکون آمورف در طبیعت نیز وجود دارد، مانند دیاتومیت که از نظر مورفولوژی با فرم بلوری متفاوت است.

SAS کاربردهای گوناگونی دارد که از جمله آن ها می توان به موارد زیر اشاره کرد: به عنوان یک افزودنی غذایی بدون محدودیت برای اندازه ی ذرات خاص، به عنوان پرکننده در صنعت لاستیک، به عنوان ماده کمکی در صنعت کاغذ و نساجی و مهمترین آن ها بکارگیری در فرمولاسیون مواد شویند برای ایجاد خواص مفید و اثربخشی بیشتر. 

فرمولاسیون و روش ساخت شیشه پاک کن صنعتی و خانگی حاوی نانو ذرات SAS :

در این کار به منظور اصلاح فرمولاسیون شیشه پاک کن، SAS کلوئیدی به فرمول اضافه شد. نانو ذرات باعث افزایش قدرت پاک کنندگی، افزایش سرعت خشک شدن و کاهش رسوب مجدد چربی و خاک روی سطح شیشه می شوند. در حین خشک کردن، گروههای هیدروکسیل SAS کلوئیدی می توانند با تشکیل پیوندهای سیلوکسان به یکدیگر یا به سطح متصل شده و باعث افزایش آبدوستی می گرددند.

با این اصلاح، فیلم آب سریع و به طور همگن تخلیه و در نتیجه باعث تمیزی بهتر می شود. سایر مواد اولیه شیشه پاک کن عبارتند از: مواد فعال کننده سطح، حلال، اسانس، رنگ و نگهدارنده. دی اکسید سیلیسیم کلوئیدی با ترکیب 3/0٪ وزنی و در نتیجه غلظت 09/0٪  وزنی دی اکسید سیلیکون در فرمولاسیون اسپری شیشه پاک کن اعمال شد. یک قطره اسپری، حجمی در حدود 2 میلی لیتر دارد که تقریباً معادل 2 گرم محصول است.

استراتژی ارزیابی خطر استفاده از SAS در فرمولاسیون شیشه پاک کن :

یک عنصر اصلی خصوصیات فیزیکی-شیمیایی ماده است. ارزیابی خصوصیات سم شناسی و اکولوژیکی SAS بر اساس منابع مختلف داده از جمله بررسی مقالات جامع و تجزیه و تحلیل آن ها صورت گرفت. ارزیابی قرار گرفتن در معرض، شامل فرآیند تولید و استفاده توسط مصرف کنندگان است. تعیین توزیع اندازه ی ذرات آئروسل شیشه پاک کن، مدل سازی قرار گرفتن در معرض مصرف کننده با استفاده از نرم افزار ConsExpo 4.1 و مدل سازی قرار گرفتن در معرض محیط با استفاده از نرم افزار EUSES 2.1 انجام شد.

تعیین توزیع اندازه ذرات آئروسل شیشه پاک کن:

توزیع اندازه ذرات قطرات آئروسل اندازه گیری شد. برای این منظور، شش بطری اسپری شیشه پاک کن به صورت پنج تایی مورد بررسی قرار گرفت (نتایج را در شکل 3 ببینید). یک تکرار مستقل با شش بطری دیگر انجام شد (به شکل 3 “فرمول 2” مراجعه کنید). این مطالعات با رعایت اصول آزمایشگاهی (EU 2004) انجام گردید.

نتایج و بحث:

خصوصیات و خصوصیات فیزیکی و شیمیایی ماده اولیه و مقایسه آنها با SAS:

 توزیع اندازه ی ذرات، شکل و حالت تجمع SAS کلوئیدی در فرمولاسیون شیشه پاک کن، به وسیله ی تکنیک های TEM و DLS (شکل 4) بررسی شد. تجمع ذرات به صورت اجزاء منفرد کروی شکل با اندازه ی متوسط 9 نانومتر اتفاق می افتند. این موضوع به وسیله ی اندازه گیری های TEM (حدود 10 تا 20 نانومتر) و DLS (4 تا 40 نانومتر) تأیید و تحلیل می شود. به منظور بررسی ظاهر SAS کلوئیدی روی سطح شیشه، توپوگرافی سطح به وسیله ی AFM بدست آمد.

یک ساختار ناهموار با ارتفاعات کروی برای سطح تیمار شده با SAS کلوئیدی مشاهده شد. این ارتفاعات محدوده ای در حدود 60 تا 200 نانومتر را شامل می شوند. نتیجه گرفته شد که ذرات اولیه SAS کلوئیدی روی سطح شیشه تجمع یافته اند که منجر به مجموعه های بزرگتر شده است. بنابراین SAS کلوئیدی مورد استفاده در فرمول شیمیایی شیشه پاک کن، بعید به نظر می رسد که اثرات خطرناکی که به طور خاص با سطح ذرات مرتبط هستند را داشته باشد.

سمیت حاد، تحریک و حساسیت به پوست SAS موجود در فرمولاسیون شیشه پاک کن:

سمیت حاد خوراکی و پوستی SAS کم است (LD₅₀، خوراکی، موش صحرایی> 2000 میلی گرم در کیلوگرم وزن بدن، LD₅₀، پوستی، خرگوش> 5000 میلی گرم در کیلوگرم). به دنبال قرار گرفتن در معرض استنشاق برای موش ها، بالاترین غلظت SAS mg/m³140 تا 2000، هیچ اثر کشنده ای مشاهده نشد.

همچنین هیچ شواهدی از حساسیت پوستی ناشی از SAS در کارگران بیش از دهه ها تجربه ی عملی وجود ندارد. بنابراین دی اکسید سیلیکون تحریک کننده پوست و چشم محسوب نمی شود و از این منظر قابل کاربرد در فرمولاسیون شوینده ها به ویژه فرمول شیشه پاک کن است.

ارزیابی قرار گرفتن در معرض برای فرآیند تولید فرمولاسیون شیشه پاک حاوی SAS:

فرمولاسیون شیشه پاک کن (glass cleaner formulation) یک محصول مایع است. از آنجا که نانوذرات 09/0٪ (وزنی/وزنی) از فرمول را تشکیل می دهند، می توان میزان دی اکسید سیلیسیم مورد مصرف در خط تولید شیشه پاک کن را به ترتیب 90 کیلوگرم در روز و 5/4 تن در سال تخمین زد.

ماده اولیه به صورت مایع پراکنده تهیه شده و به داخل محصول پمپ می شود. تمام مراحل فرمول بندی در عملیات فرآیند بسته انجام می شود. بنابراین در فرآیند تولید قرار گرفتن در معرض از راه استنشاق، پوستی یا دهان برای کارگران ممکن نیست و نیازی به ارزیابی دقیق تر ندارد. 

قرار گرفتن در معرض محیط زیست:

با توجه به برآورد آلایندگی عمومی سازمان تولیدکنندگان محصولات پاک کننده، 2/0٪ مواد اولیه (و در نتیجه SAS کلوئیدی) به دلیل تمیز کردن منظم به محیط زیست منتقل می شود. میزان انتشار SAS از تولید شیشه پاک کن به 18/0 کیلوگرم در روز می رسد. طی سالهای اخیر، سرنوشت ذرات دی اکسید سیلیکون در هر دو بخش فاضلاب و خاک مورد مطالعه قرار گرفته است.

شبیه رفتار اکوتوکسیک آن، نتیجه گیری کلی همه این مطالعات این است که سرنوشت و تحرک یک نانوذره به طور قابل توجهی تحت تأثیر خواص سطح آن (سطح ویژه، بارهای سطحی و غیره) است. پایداری SAS در محلول به pH، قدرت یونی و غلظت دی اکسید سیلیسیم طبیعی در محیط بستگی دارد. با در نظر گرفتن خصوصیات شیمیایی SAS و فراوانی دی اکسید سیلیسیم در محیط، میزان آزاد شده به وسیله ی تولید شیشه پاک کن را می توان نادیده گرفت. 

ارزیابی قرار گرفتن در معرض برای مصرف کننده ی شیشه پاک کن:

در یک مطالعه، متوسط استفاده از شیشه پاک کن های خانگی در آلمان بررسی شد. نتایج نشان داد که بیشتر اوقات شیشه ها تقریباً سه تا چهار بار در سال تمیز می شوند. برای راحتی مصرف کنندگان، شیشه پاک به عنوان اسپری در بطری های ماشه ارائه می شوند. مصرف کنندگان معمولاً فرمولاسیون مایع شیشه پاک کن را چند بار روی سطح کثیف اسپری می کنند. با این کار اسپری آئروسل از بدن انسان دور می شود.

از پارچه های تمیز کننده برای پاک کردن دستی پنجره ها استفاده می شود. از آنجا که رسوبات حاوی قطرات بزرگتر محلول هستند، فقط قطرات کوچکتر در غبار پاشش در هوای اطراف مصرف کننده باقی می مانند. به عنوان بدترین حالت، می توان تصور کرد که این محصول در یک اتاق کوچک و محصور با سرعت تهویه ی پایین استفاده می شود که با باز شدن پنجره ها، سرعت تهویه به سرعت بالا رفته و آلودگی دفع می شود. در هنگام تمیز کردن، مصرف کننده در معرض جو اسپری شیشه پاک کن قرار می گیرد. این ممکن است منجر به قرار گرفتن در معرض استنشاق و پوست شود.

بر اساس دانش موجود، نفوذ پوستی SAS بعید است. بنابراین مهمترین مسیر تماس از طریق ریه است. قرار گرفتن در معرض استنشاق ممکن است هنگامی رخ دهد که دی اکسید سیلیسیم موجود در قطرات آئروسل به اندام های تنفسی مصرف کنندگان در حین استفاده از محصول شیشه پاک کن برسد. اندازه گیری توزیع اندازه ی قطرات آئروسل تولید شده در طی استفاده از فرمولاسیون استاندارد شیشه پاک کن به منظور ارزیابی اینکه کدام بخش از آئروسل قابل استنشاق است، انجام شد.

اندازه گیری ها به وسیله ی تجزیه و تحلیل پراش لیزر انجام شد. اندازه ی قطره در 50 ٪ از قطرات آئروسل کوچکتر از 95 میلی متر برای فرمولاسیون 1 و 75 میلی متر برای فرمولاسیون 2 بود. میانگین قطرات آئروسل با اندازه ی کمتر از 10 میلی متر حدود 7/0٪ بود. هیچ قطره ای با قطر زیر 4 میلی متر مشاهده نشد. افزون بر تعیین اندازه ی قطرات، غلظت SAS در هوا طی یک رویداد پاشش با نرم افزار ConsExpo مدل سازی شد. با این مدل سازی می توان غلظت مواد غیر فرار موجود در محصول، اندازه قطرات و این که ذرات چه مدت در هوا باقی می مانند قابل تخمین است.

غلظت میانگین SAS 002 /0 میلی گرم در متر مکعب در منطقه ی تنفسی اطراف مصرف کننده در طی یک رویداد تمیز کردن به عنوان نقطه ی برآورد محاسبه شد. اندکی پس از پاشش محصول روی سطح، ماکزیموم غلظت 035/0میلی گرم در متر مکعب محاسبه شد و پس از 3 دقیقه زمان قرار گرفتن در معرض، به سرعت به سمت صفر کاهش یافت. همچنین بر اساس خصوصیات فیزیکی-شیمیایی SAS، فرض بر این است که در صورت ایجاد رسوب مجدد خاک، هیچ رهایی از نانوذرات جدا شده از شیشه به هوای اطراف وجود نخواهد داشت. 

نتیجه گیری

این مطالعه، تجزیه و تحلیل اطلاعات مربوط به خطرات انسانی و زیست محیطی و داده های قرار گرفتن در معرض مدل شده را بر اساس روش های پیشرفته در نظر می گیرد. . استراتژی ارزیابی ریسک اعمال شده بر اساس فرضیات محافظه کارانه ساخته شده است تا امکان عدم قطعیت را فراهم کند. به طور خلاصه، ثابت شد که یک روش مفید برای ارزیابی خطر منطقی نانوذرات دی اکسید سیلیکون آمورف موجود در فرمول مواد شوینده، ارزیابی موردی است. نتایج نشان داد که استفاده از SAS کلوئیدی در فرمول شیمیایی ساخت شیشه پاک کن خطری برای انسان و محیط زیست ندارد.<