Top Banner
Journal of the University of Chemical Technology and Metallurgy, 40, 4, 2005, 323-328 INTRODUCTION Shampoos are based on complex systems of sur- factants and their basic function is to cleanse the hair. Because of everyday use of these products, it is not sur- prising that the shampoo market for example, comprises approximately 12 % of the personal-care industry [1]. These products are complex systems, consisting of about 80 % water, 10 % surfactants, less than 5 % viscosity modifiers, about 2 % preservatives, fragrance and colorants and about 3 % of performance additives [2]. Primary surfactant is the key foaming/cleans- ing agent of the shampoo. One of the most popular pri- mary surfactant is sodium lauryl sulphate (SLS). In more recent years it is partly replaced by ammonium lauryl sulfate (ALS) [3]. Secondary surfactant is very often used to re- duce the drying effect of the primary surfactant and modify the aesthetic properties of the shampoo. The most popu- lar secondary surfactant is the ether sulfate analogue of the primary surfactant. The second most popular sec- ondary surfactant is the betaine. Betaines (usually cocamidopropyl) have a permanently quaternized nitro- gen. Because of that they could be a good hair condition- ing agent and also complexing with the sulfate to build viscosity thus improving the clarity [3]. Viscosity builder. Few things are more impor- tant to consumers than using a thick (rich) shampoo, FLOW BEHAVIOUR OF TWO INDUSTRIALLY MADE SHAMPOOS M. Karsheva, S. Georgieva, G. Birov University of Chemical Technology and Metallurgy 8 Kl. Ohridski, 1756 Sofia, Bulgaria E-mail: [email protected] ABSTRACT The rheological behaviour of two industrially made shampoos: Green apple and Eggs was studied. They were found to be non-Newtonian and exhibited shear thinning rheological behaviour. The rheological parameters of the power- law model were found. Using the components and the percentage for preparing of both products the influence of the different compounds was investigated. The influence of electrolyte addition was found to be especially important. The electrolyte plays the role of thickener for the shampoos. For both products the salt curves were derived and the optimal quantity of the salt was found. The influence of the temperature on the flow parameters was studied in the interval 20 to 50 o C. The data obtained could be used in calculation of power requirements for transport and mixing of such compositions. Keywords: shampoos rheology, salt curves, temperature dependence. Received 11 November 2005 Accepted 28 November 2005
6

FLOW BEHAVIOUR OF TWO INDUSTRIALLY MADE ...

May 12, 2023

Download

Documents

Khang Minh
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: FLOW BEHAVIOUR OF TWO INDUSTRIALLY MADE ...

M. Karsheva, S. Georgieva, G. Birov

323

Journal of the University of Chemical Technology and Metallurgy, 40, 4, 2005, 323-328

INTRODUCTION

����������������� ���������������������

����� ���� �������������� ���� ���������� ���������

���������������������������������������� ������

���� ����������������������������������������

�������������������������� ������� ������ �!�

"������������������������������ ����� ����������

#$���%�����$���������� ����������� �&������������

��������� ������ �� �� ���������� ���� �� � �

����� ���� ��������'����������� ����������� �!�

�������������� ���������������� �(��� ��

� ���� �����������������) ����������������������

����������� ��������������������������*�+�,��- ���

� ������������������������������� ���������

�������*.+�,� '!�

���� ����� ������ �� ��� ������ ����� ��� �

���������� �������������������������� ��� ��������

���������������������������������"������������

������ ����������� ������������������� ��������

���������������� ���"����� �����������������

� ���� ������� �� ��� ��� ���� �� ���� �� *�������

�������������,���������� ����/��� �0�� ����

� ����������������������������������������� ����� �

� ���� ��� �������������� ��%����������������������

��������������������� ������������ '!�

������������������1%���� �������������

�� ������� �������� ���� ����������*���,���������

FLOW BEHAVIOUR OF TWO INDUSTRIALLY MADE SHAMPOOS

M. Karsheva, S. Georgieva, G. Birov

University of Chemical Technology and Metallurgy

8 Kl. Ohridski, 1756 Sofia, Bulgaria

E-mail: [email protected]

ABSTRACT

������������������ �����������������������������������������������������������������������������������

������������������������������ ��������������������������������� �������������������������������������������

��������������� �������!���� ������������������ �������������� ����������������������������� ���� ����������� ���

���������������������� � �������������� ��������������������������������� ������ ��������������� �������������

�������������������������������"�����������������������#���������������������������� ������������ �����������������

$��������������������������������������������������������������������������������������������������������� ���%&����'&�(�

����������������������������������������������������$���������������������������� ��������������������

)��������������������������*�������� ��*�����������������������

Received 11 November 2005

Accepted 28 November 2005

Page 2: FLOW BEHAVIOUR OF TWO INDUSTRIALLY MADE ...

Journal of the University of Chemical Technology and Metallurgy, 40, 4, 2005

324

������������� �������������%���������� ���� �

� ����� ��"������������������� ���� �������

��������������������������� ���������������%���

��������������������"������� ���� ��������%�����

����������������������������������������2����

������3��4��������������������������� �� ������� ���� �

����� ���������� ��������������"������������

������������������ ������������������ ������ ��������

��� ���������� ������������������������� 5!��"���

�� ����������������� ��������������������������

����������"����������� ��������� ������������

����������������������� ����������� ������������

������������������� �%���������������� ���� ���

���������� ��6��������������� �����������������

�������� �������������������������%������ ����������

��� ������������������������������������ ������ ����

������� �������2��������3����� �����%���������������

/�������� ������������������)������������

������������������ ��������� ���"�������������

%����� �� ������������ � ������������ ������������

��������������������.������ ����������� �����������

����*�������������,��������������������������������7���

������������������%��������������������������������

����������"������ �� ����� ��������� '!�

-�� ���%��� ���������� ����� �� ���� ���� ��� ����

�������������������� � �8%�� �� ����������%����

������ ������ � �� ���� ���� �����������9�������

����� ����������� ���������� ����� ����� ����� �����

������� �

"��������������������%������� �������������

� � ��������%������������������������ �����

��������� �� ������ ��� ��������� ���� ����� �

� ���������������������

EXPERIMENTAL

����������� ���������

"�� ���������� �������� ��� �%�� � ���������

�������������� ��� � ��� ������ ����� ���� �

������ ����� ����� ������� ����������"����������

��� ��� ������������������ �"�����������-��� �����

2"���� 3�:�8���������������������������������� �

��� � �� ��� ����� 27���� � ��3������� ���� � � �

27����� ��&$3������� ����������� ��������������

��� �������������� � �����������������������������������������

� � �� �� �� �� �� �� ��

�� �������� ���� ���� ���� ���� ���� ���� ����

�� �������� � � �� �� �� �� �� ��

�� ����!����"� � � ���� ���� ���� ���� ����

�� #$��$����� � � � "��� "��� "��� "���

�� �%&��!� � � � � "�"�� "�"�� "�"��

�� '!������ � � � � � "��� "���

�� ���!� � � � � � � ����

(� )��$� *���� *���� "�"�� (*�(� (*���� (*���� (������

"��������;�����9������������ ��*2< �����3,�

��� �������������� � �����������+�����������������������������

� � �� �� �� �� �� �� �� (�

�� �������� *� *� *� *� *� *� *� *�

�� �������� � � ���� ���� ���� ���� ���� ���� ����

�� ����!����"� � � ��"� ��"� ��"� ��"� ��"� ��"�

�� #$��$����� � � � "��� "��� "��� "��� "���

�� �%&��!� � � � � "�"�� "�"�� "�"�� "�"��

�� �����%$!� � � � � � ���� ���� ����

�� �����,!�%$� � � � � � � "��� "���

(� ���!� � � � � � � � ����

*� )��$� *��"� (*��� ((��� ((��� ((���� (����� (����� (������

"��������;�����9������������ ��*27���3,�

Page 3: FLOW BEHAVIOUR OF TWO INDUSTRIALLY MADE ...

M. Karsheva, S. Georgieva, G. Birov

325

�����27������=�$$3�:���������� ������� ���'�����

��������������.�� ��� �� ��������������� ������

�� �����2< �����3�� ��27���3�������������

��� �� ���>�27������3��������������8�?������

���������� ������� ���� �� � �� %���� � "��� �%�

��������%����� ������������������������ ����

���� ������������ ��1����������������� ��

�������� �����������@������@4����*<�� �,

%����������� ��%��������"�����%���������������

���������� ��������� �"����������%����������� ���

� � ��� ��� ����� ������� ����"��� ��� �

�������������� �������%�������������������

�����%����������� ����� ���$����&$�?��- ������

���� � ����������� ��������������������� ��

�������%�������� ���������*����� �� ���������

����� � ���� ��A�$,� ��� � ���� ������ �������� �

%�������� ����% ������*����� ��γ� ������,����

������ ���������� �������.������� �%�����������

%��������������� ���� 11320 −= sγ� ��"�����������

%������ �������� �������������� ��� �������������

������������� �� ���������������������������

RESULTS AND DISCUSSION

- �1�����������������%���������������������

� ������������� ����"����� � ��� ��%������

� ����������������%�����������������������

��� ��� ��%���%� ���������� ����� ��� )��������

B��C

nK γτ �.= ��������������������������������������������������������*�,

��������������������;��� �γ ��������������������=

�������� ���� ���� ����;��� ����������� ���������

������ ���� ���� ������� ��� �������%�� ����B�

�D���������������������� � ��*�������� ������

��������������� ��%������������ ���,�� ��� ���

�� �����%� � �E������������������������� � �

*�������� ������������ � �����%����������� � �

���,��F�� ������������ �������� � �8%�� ��

�������������"�������������%���%������������

=�� �� �%���� �������������������������/����������

"�����������0��� �"������

-�� ��� ��� �� ����� ���27���3� �������� ���/���

�������������� �2< �����3��1����%� ������ ����

��������������� ����� ��� ��������� ������������

������%��������������������%�����������"�������

���� ���� �1��������� �����

1���������������� �"������� ��������� ��

��� �����%���%������ ��� ������ ��� ������������ �

����� ��������������������� �������������������/�� �

�����������*.�������� � ����� ������ ���� ��

��������,��������� ��� ������������ ������������

�����������������27���3������������������������

�� �������� �� �G������������������� ��������2<

Fig. 1. Flow curves for both products: �� – eggs shampoo; � -“Green apple”.

Fig. 2. Flow curves for different compositions for “Green apple”and “Eggs” shampoos respectively.

Page 4: FLOW BEHAVIOUR OF TWO INDUSTRIALLY MADE ...

Journal of the University of Chemical Technology and Metallurgy, 40, 4, 2005

326

Fig. 4a. Temperature dependence of consistency index for “Greenapple”.

Fig. 4b. Temperature dependence of consistency index for “Eggs”.

Fig. 3a. Influence of the electrolyte addition on the flow propertiesof “Green apple”.

Fig. 3b. “Salt curve” for the “Green apple” shampoo for

19 −= sγ� .

Fig. 3c. “Salt curve” for the “Eggs” shampoo for 19sγ −=�

� -�$�������!��.����� ���$�������!�� -����.���

�� ������

�� "�"(��� "����*� "�"���� "���((�

�� "�"�(*� "��""�� "�"����� "����*�

�� "�"���� "������ "�"�"�� "��(�*�

�� "�"���� "���"�� "�"�*�� "����*�

�� "�"���� "��*(*� "�"�"�� "��"���

�� "�"���� "������ "�"���� "���(��

�� ������� "����(� "�"���� "���*��

(� � � �����*� "������

"�������@�������������������������%���%�����

� ���������������9������������ �

Page 5: FLOW BEHAVIOUR OF TWO INDUSTRIALLY MADE ...

M. Karsheva, S. Georgieva, G. Birov

327

����3������� �������H�&>������� ����������� �

27���� ���3������� �� ���&�� ����$��������� ��

� �����"������������������� ���� ������������

��� � � ���������� ������� *�� "���� �,�� 1�

����������� ���� ���� ���������������� ���*?�,

��� 27���3� ��� ��&� ����� ���� ��� � ����� ��� ?�� ��

2< �����3>�������%�� ��� ����27���3����$�5#�

� �����2< �����3�:�$�I��������������������

�� ��������� � �8%�� �� �������������������

�������������� ���8����������������������� �

�������������� ������������������������ �������

� �� �������������� ���"���������������%��

������ � ������ �� � ���� ��� ������� � ����

Fig. 5a. Temperature dependence of flow index for “Green apple”.

Fig. 5b. Temperature dependence of flow index for “Eggs”.

��� ���� ����������"��������� �������� ������

�� ������� ���� ��� ����� ����������%������

������������������� ��?�����?H�������27���3�� �

?�� ��� ?I� ��� 2< � ����3�� "�� ����� �������� ��

������������������������������ � ���� ��%���8�?��

-��%����������������������������������������������

��������������������B� ������� ��?H�� ��?#

���������� �� ��� 27���3� � ��?I� � ��?H���� 2<

����3�������������� ���������������� ����'�&�����

8�?������������������ �������� �'##������� ���

�������� ���� ���� ���=�������������������� �

� ��5�������� �������=���������� ��� ��"�

������ �� ��� ��� �������� ������� � ��� ��� ���%

����������������������� ������������ �����

���1����'���"��� ��� �����������������*�����,���

���������� �������� ���%���� �% � &!����� ��� ��

���������� �������������� ����2��������3�������

�������������������"����%��������� ���������

�� �����2���������3������������������"�������

� ���� �1����'��� ��'��

1���1����'���������� �������������������

2< �����3��������������������������������

8�?���� � ����� ������&���%�������� ����� ���

������� �������������������1��27���3��������

� ���������������� � ����� ������������1��������

������������� ���������%���� ������ ������

��������� ����� ��5�D�µ���

�D�I�;�������γ� ���������

G������"������������ �������������������������

���� ��� 5 25< <µ app Pa s. � I!������ ����� �������

������������������������� ����������������

"��� ��� ���������������� �������

������������������������ ������������� ��%�������������

����- �1�����5�� ��&������ � �����������������

�������� ���������������� ����-���������

� ������� ���� ��������������������$����&$�?

��������� ���� ����������� ������ ���� ���� �

���=�� ������������� ���������������%�� ��� �����

���������2< �����3���������

1���������������27���3�������������� �

� �����=�� ��������������������������������%

� ��� ������������ ������ � ��� ����������

*��1����&,��"���� � ��������������� ���������

�������������� ����������� ����������� �����

"����������� � ������� ���� ���� ��������

������������.� ������������� ����C

( )RTEKK exp0= ����������������������������������*�,

Page 6: FLOW BEHAVIOUR OF TWO INDUSTRIALLY MADE ...

Journal of the University of Chemical Technology and Metallurgy, 40, 4, 2005

328

6�=$��������������� �������� ��7����������%

��������� � ����"����������������� ������� �

� ������������������%�����������

CONCLUSIONS

.�������� ������ � �������������������

����������������� ��������������� �� �������

���%��� �� ��"�� /�� ������ ��� �������� *8�?�,

�����������������������������%���� ���-��%��

��� ������������������ ��� ������ ����������

����������������� �9����������-���� �����������

��� ����������� ��� ���� ���� ���� ��������

���� ��������� ��� ���%� � ��� � ��� ���������� ��

2< �����3�� ���������������27���3����=��� �

� ��� � ��� ������� ��� ��� ��������� ��� ���%

� ����� ��������� ������������"������ �

� �� ������ �� ������� ��� � �� ��� ���� �����

����� ������"������������ ��������������� ���

��� ���������������� ��� ������������������������

REFERENCES

���J���?��� �@��%����������$$$���&��#�����������5�

�I�

���6���+������K��F��0��%��0��K����0� ���� ������

7������� �������� ����������"���<�����������.<�

7�� ��<�� ����GGI�

'��=��=�� ������������������� C������������?���

������ L"������� ����0� �� ����� &�� �$$5�� I5�

I#�

5��6��+������=�M ���K��F��0��%��0��@���������

����������������;���������������� ��� ���

������ ���"���<�����������.<����������7�� �

<�� ����GG&�

&��.�F�6�%���.�7�� 1��%���.����9��?�������L

"�������F���0� ������������$$$��I'�IG�

I����;�������J�� ���������9� � ��� ��8�

�H&&'H$�� ?��������� � ����� �� ����� ��

���� �9� � ��� �� ��� �� � ������ $5����

�GGI�