A Importância dos Agentes Quelantes nas Formulações

Os agentes quelantes tem como finalidade a formação de quelatos, ou seja, formar complexos hidrossolúveis, onde íon metálico é envolvido por ligações covalentes do agente quelante.

Exemplo: (HEDP Na2 + Ca+2), conhecido também como sequestrante de íons metálicos ou sequestrante de dureza.

A água é um componente comum e essencial nas formulações saneantes e cosméticas, mas quando considerada considerada “dura”, contém na sua composição valores expressivos de íons metálicos dissolvidos. Águas provenientes de zonas calcárias são mais duras do que as de zonas graníticas.

A dureza da água é medida geralmente com base na quantidade de partes por milhão (geralmente representado por ppm) de Carbonato de Cálcio (cuja fórmula química é CaCO3, ) também representada como mg/l de Cálcio (ou seja a quantidade de Cálcio em miligramas que existe em cada litro de água). Quanto maior a quantidade em “ppm”, mais “dura” será considerada a água.

A água dura não dissolve bem o sabão ou detergente, tem um sabor desagradável e promove a deposição de calcário nas canalizações, máquinas de lavar roupa e louça, ferros a vapor e por vezes nas torneiras e chuveiros.

Os principais íons metálicos dissolvidos na água, responsáveis pela dureza da água são os seguintes; Cálcio (Ca2+), Magnésio (Mg2+) e Ferro (Fe3+), mas há existência de outros íons dissolvidos, como Ferro (Fe3+), Cobre (Cu2+), Zinco (Zn2+), etc.

A presença desses íons metálicos em formulações saneantes e cosméticas é capaz de desestabilizar a formulação e ocasionar sérios problemas de desempenho do produto formulado, como mudança da cor dos corantes, conservação da formula, diminuição no poder de limpeza e aparência.

Uma água dura não dissolve bem o sabão, e como tal não ocorre formação de espuma, pois há impedimento da ação detergente das soluções de sabão devido à formação de compostos indesejáveis com o sabão. No caso dos detergentes, estes possuem uma composição diferente da do sabão, o que explica a não precipitação na presença de iões Ca2+ e Mg2+, mas também vêem a sua eficácia diminuir com as águas duras.

Agentes Quelantes nas Formulações

A água dura provoca também incrustações calcárias em vários equipamentos, como por exemplo:

  • Ferros de passar
  • Máquinas de lavar
  • Esquentadores
  • Caldeiras
  • Radiadores
  • Torneiras
  • E também em chuveiros, onde revestem as superfícies dos sistemas de aquecimento dificultando as transferências de energia para a água lá colocada, a qual não é suficientemente rápida, resultando num sobreaquecimento das partes metálicas do mesmo, provocando deterioração e eventualmente aumentar o risco de explosão.

O uso de um bom quelante em formulações de shampoos, sabonetes, detergentes e domissanitários em geral impede a formação de precipitados de cálcio e magnésio provenientes desta água, formando compostos hidrossolúveis.

Quais são os riscos de não utilizar agente quelantes?

  • Oxidação de corantes, prejudicando a estética da formulação.
  • Formação de precipitados de Cálcio e Magnésio.
  • Decomposição de ativos oxidantes, tais como: peróxido de hidrogênio e hipoclorito de Sódio pela presença de íons metálicos.
  • Diminui do poder de limpeza.
  • Diminui do tempo de vida útil da formula.
  • Alteração composição de fragrâncias nas formulações.
  • Incrustações indesejadas em máquinas de lavar.
  • Fixação das fragrâncias.
  • Crescimento de microorganismos.

Quais são os principais agentes quelantes utilizados?

Os sais sódicos de EDTA e NTA são agentes quelantes mais utilizados há anos em diversos segmentos que necessitam de um complexante, apesar de possuírem boa capacidade complexante, ambos são irritantes para os olhos e são de biodegradação lenta, porém a Polyorganic Tecnologia, têm sido inovadora ao apresentar soluções de excelente custo x beneficio, como os sais sódicos de HEDP, conhecido quimicamente como Ácido Difosfônico (1-Hidroxietileno) Dissódico e Ácido Difosfônico (1-Hidroxietileno) Tetrassódico.

HEDP Na2 (Etidronato Dissodico) e HEDP Na4 (Etidronato Tetrassódico) são utilizados em diversas formulações saneantes, cosméticas, tratamento de águas, cerâmicas, têxtil e outros.

A grande vantagem na utilização do HEDP Na2 e HEDP Na4 é o alto poder de complexação, que se comparado aos tradicionais sais sódicos de EDTA, chega a ser até 8 vezes maior.

A utilização do HEDP Na2 ou HEDP Na4 proporciona ao fabricante de sabão e sabonete em barra um produto de melhor aspecto visual e sensorial. Estes produtos atuam no sequestro de íons metálicos, principalmente de ferro, evitando o ressecamento e escurecimento devido a oxidação dos mesmos.

Abaixo segue uma ilustração referente o uso do HEDP em formulações de sabão em barra.

formulações-de-sabão-em-barra

O Ácido Etidrônico é um agente complexante que pode ser utilizado em sistemas diversos para complexar determinados metais, inativando assim o efeito maléfico dos mesmos para a formulação final.

O Ácido Etidrônico e seus sais são adicionados a detergentes, sabão/sabonete em barra (soap bars), entre outros produtos de limpeza doméstica e personal care, para minimizar o efeito da dureza da água no sistema, bem como interferência dos metais com demais componentes da formulação.

Em formulações de soap bar ele é indicado para ser utilizado na síntese dos “noodles” (massa base para fabricação de sabonetes), ou em fases posteriores do processo. Indicamos a utilização conjunta do HEDP Na com os sais derivados de EDTA, devido à existência de gradiente na cinética de quelação entre tais produtos.

Qual as faixas de pH indicadas para cada produto agente quelante?

  • HEDP – Ácido Etidrônico (recomendado para meios com pH < 4)
  • HEDP Na2 – Etidronato dissodico (recomendado para pH >4 e <9,0)
  • HEDP Na4 – Etidronato tetrassodico (recomendado para pH> 9,0)

 A tabela 1 ilustra o poder de complexação dos sais de HEDP versus os sais de EDTA.

poder-de-complexacao-dos-sais-de-hedp-sais-de-edta

Veja um rótulo de um sabonete em barra com uso do HEDP (Ácido Etidrônico).

sabonete-em-barra-com-HEDP-Ácido-Etidrônico

Conclusões e observações

Sabemos que os produtos indicados acima são largamente utilizados e eficazes em sistemas diversos, principalmente em formulações de produtos de limpeza e higiene pessoal, que são sensíveis à ação dos metais que estão presentes intrinsicamente na composição da formulação.

Todos os resultados expressos são embasados em nossa experiência prática ao longo de 24 anos que fornecemos esses produtos, porém não excluímos a responsabilidade do usuário em efetuar testes prévios e verificar a eficácia de acordo com os procedimentos internos de cada cliente.

Entre em contato com nossos químicos e departamento técnico para mais informações.

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