แรงหดตัวของความยาวหน่วยใดๆ บนพื้นผิวของของเหลวเรียกว่าแรงตึงผิว และมีหน่วยเป็น N·m-1
คุณสมบัติของการลดแรงตึงผิวของตัวทำละลายเรียกว่ากิจกรรมพื้นผิวและสารที่มีคุณสมบัตินี้เรียกว่าสารออกฤทธิ์ที่พื้นผิว
สารออกฤทธิ์ที่พื้นผิวซึ่งสามารถจับโมเลกุลในสารละลายในน้ำและก่อตัวเป็นไมเซลล์และการรวมตัวอื่นๆ และมีกิจกรรมที่พื้นผิวสูง ในขณะที่ยังมีผลต่อการทำให้เปียก การทำอิมัลชัน การเกิดฟอง การชะล้าง ฯลฯ เรียกว่าสารลดแรงตึงผิว
สารลดแรงตึงผิวเป็นสารประกอบอินทรีย์ที่มีโครงสร้างและคุณสมบัติพิเศษ ซึ่งสามารถเปลี่ยนแรงตึงผิวระหว่างสองเฟสหรือแรงตึงผิวของของเหลว (โดยทั่วไปคือน้ำ) ได้อย่างมีนัยสำคัญ ด้วยการทำให้เปียก เกิดฟอง อิมัลซิไฟเออร์ การซัก และคุณสมบัติอื่นๆ
ในแง่ของโครงสร้าง สารลดแรงตึงผิวมีคุณสมบัติทั่วไปตรงที่ประกอบด้วยสองกลุ่มที่มีลักษณะต่างกันในโมเลกุล ที่ปลายด้านหนึ่งเป็นสายยาวของกลุ่มที่ไม่มีขั้ว ละลายได้ในน้ำมันและไม่ละลายในน้ำ หรือที่เรียกว่ากลุ่มที่ไม่ชอบน้ำหรือกลุ่มกันน้ำ กลุ่มกันน้ำดังกล่าวโดยทั่วไปจะเป็นสายโซ่ยาวของไฮโดรคาร์บอน บางครั้งก็สำหรับฟลูออรีนอินทรีย์ ซิลิคอน ออร์กาโนฟอสเฟต สายออร์กาโนติน ฯลฯ อีกด้านหนึ่งคือกลุ่มที่ละลายน้ำได้ กลุ่มที่ชอบน้ำ หรือกลุ่มไม่ซับน้ำมัน หมู่ที่ชอบน้ำจะต้องชอบน้ำอย่างเพียงพอเพื่อให้แน่ใจว่าสารลดแรงตึงผิวทั้งหมดละลายได้ในน้ำและมีความสามารถในการละลายที่จำเป็น เนื่องจากสารลดแรงตึงผิวประกอบด้วยหมู่ที่ชอบน้ำและไม่ชอบน้ำ จึงสามารถละลายได้ในเฟสของเหลวอย่างน้อยหนึ่งเฟส คุณสมบัติที่ชอบน้ำและไลโปฟิลิกของสารลดแรงตึงผิวนี้เรียกว่าแอมฟิฟิลิซิตี้
สารลดแรงตึงผิวเป็นโมเลกุลของแอมฟิฟิลิกชนิดหนึ่งที่มีทั้งกลุ่มที่ไม่ชอบน้ำและชอบน้ำ หมู่ของสารลดแรงตึงผิวที่ไม่ชอบน้ำโดยทั่วไปประกอบด้วยไฮโดรคาร์บอนสายยาว เช่น อัลคิลสายโซ่ตรง C8~C20, อัลคิลสายโซ่กิ่ง C8~C20,อัลคิลฟีนิล (หมายเลขอะตอมของอัลคิลคาร์บอนคือ 8~16) และอื่นๆ ในทำนองเดียวกัน ความแตกต่างที่มีน้อยระหว่างกลุ่มที่ไม่ชอบน้ำส่วนใหญ่อยู่ที่การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของโซ่ไฮโดรคาร์บอน และประเภทของหมู่ที่ชอบน้ำนั้นมีมากกว่า ดังนั้น คุณสมบัติของสารลดแรงตึงผิวจึงสัมพันธ์กับหมู่ที่ชอบน้ำเป็นหลัก นอกเหนือจากขนาดและรูปร่างของหมู่ที่ไม่ชอบน้ำ การเปลี่ยนแปลงเชิงโครงสร้างของหมู่ที่ชอบน้ำมีขนาดใหญ่กว่าการเปลี่ยนแปลงเชิงโครงสร้างของหมู่ที่ชอบน้ำ ดังนั้นการจำแนกประเภทของสารลดแรงตึงผิวโดยทั่วไปจะขึ้นอยู่กับโครงสร้างของหมู่ที่ชอบน้ำ การจำแนกประเภทนี้ขึ้นอยู่กับว่าหมู่ที่ชอบน้ำเป็นไอออนิกหรือไม่ และแบ่งออกเป็นประจุลบ ประจุบวก ไม่ใช่ไอออนิก สวิตเตอร์ไอออนิก และสารลดแรงตึงผิวชนิดพิเศษอื่นๆ
1 การดูดซับของสารลดแรงตึงผิวที่ส่วนต่อประสาน
โมเลกุลของสารลดแรงตึงผิวเป็นโมเลกุลของแอมฟิฟิลิกที่มีทั้งกลุ่มไลโปฟิลิกและไฮโดรฟิลิก เมื่อสารลดแรงตึงผิวถูกละลายในน้ำ หมู่ที่ชอบน้ำจะถูกดึงดูดกับน้ำและละลายในน้ำ ในขณะที่กลุ่มไลโปฟิลิกจะถูกขับไล่ด้วยน้ำและออกจากน้ำ ส่งผลให้เกิดการดูดซับโมเลกุลของสารลดแรงตึงผิว (หรือไอออน) บนส่วนต่อประสานของทั้งสองเฟส ซึ่งจะช่วยลดความตึงเครียดระหว่างสองเฟส ยิ่งโมเลกุล (หรือไอออน) ของสารลดแรงตึงผิวถูกดูดซับที่ส่วนต่อประสานมากเท่าใด ความตึงของส่วนต่อผิวก็จะยิ่งลดลงมากขึ้นเท่านั้น
2. คุณสมบัติบางประการของเมมเบรนดูดซับ
ความดันพื้นผิวของเมมเบรนดูดซับ: การดูดซับสารลดแรงตึงผิวที่ส่วนต่อประสานระหว่างก๊าซและของเหลวเพื่อสร้างเมมเบรนดูดซับ เช่น วางแผ่นลอยแบบถอดได้ที่ไม่มีแรงเสียดทานบนส่วนต่อประสาน แผ่นลอยจะดันเมมเบรนตัวดูดซับไปตามพื้นผิวของสารละลาย และเมมเบรนจะสร้างแรงดัน บนแผ่นลอยซึ่งเรียกว่าแรงดันพื้นผิว
ความหนืดของพื้นผิว: เช่นเดียวกับความดันพื้นผิว ความหนืดของพื้นผิวเป็นคุณสมบัติที่แสดงโดยเมมเบรนโมเลกุลที่ไม่ละลายน้ำ แขวนลอยด้วยแหวนแพลตตินัมลวดโลหะละเอียด เพื่อให้ระนาบสัมผัสกับผิวน้ำของถัง หมุนแหวนแพลตตินัม แหวนแพลตตินัมตามความหนืดของอุปสรรคน้ำ แอมพลิจูดค่อยๆสลายตัว ตามความหนืดของพื้นผิวสามารถ วัด วิธีการคือ: ขั้นแรก การทดลองจะดำเนินการบนผิวน้ำบริสุทธิ์เพื่อวัดการสลายตัวของแอมพลิจูด จากนั้นจึงวัดการสลายตัวหลังจากการก่อตัวของเมมเบรนพื้นผิว และความหนืดของเมมเบรนพื้นผิวได้มาจากความแตกต่างระหว่างทั้งสอง .
ความหนืดของพื้นผิวมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับความแข็งของเมมเบรนพื้นผิว และเนื่องจากเมมเบรนดูดซับมีความดันพื้นผิวและความหนืด จึงต้องมีความยืดหยุ่น ยิ่งความดันพื้นผิวสูงขึ้นและความหนืดของเมมเบรนที่ถูกดูดซับก็จะยิ่งสูงขึ้น โมดูลัสยืดหยุ่นก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น โมดูลัสยืดหยุ่นของเมมเบรนดูดซับพื้นผิวมีความสำคัญในกระบวนการทำให้ฟองคงที่
3 การก่อตัวของไมเซลล์
สารละลายเจือจางของสารลดแรงตึงผิวเป็นไปตามกฎหมายตามด้วยสารละลายในอุดมคติ ปริมาณของสารลดแรงตึงผิวที่ถูกดูดซับบนพื้นผิวของสารละลายจะเพิ่มขึ้นตามความเข้มข้นของสารละลาย และเมื่อความเข้มข้นถึงหรือเกินค่าที่กำหนด ปริมาณของการดูดซับจะไม่เพิ่มขึ้นอีกต่อไป และโมเลกุลของสารลดแรงตึงผิวส่วนเกินเหล่านี้จะอยู่ในสารละลายโดยไม่ได้ตั้งใจ ทางใดทางหนึ่งหรือทางใดทางหนึ่งตามปกติ ทั้งภาคปฏิบัติและทฤษฎีแสดงให้เห็นว่าพวกมันก่อให้เกิดความสัมพันธ์ในสารละลาย และการเชื่อมโยงเหล่านี้เรียกว่าไมเซลล์
ความเข้มข้นของไมเซลล์วิกฤต (CMC): ความเข้มข้นต่ำสุดที่สารลดแรงตึงผิวก่อตัวเป็นไมเซลล์ในสารละลาย เรียกว่าความเข้มข้นของไมเซลล์วิกฤต
④ ค่า CMC ของสารลดแรงตึงผิวทั่วไป
HLB เป็นตัวย่อของความสมดุลของไลโปฟิลิกที่ชอบน้ำ ซึ่งบ่งบอกถึงความสมดุลที่ชอบน้ำและไลโปฟิลิกของหมู่ที่ชอบน้ำและไลโปฟิลิกของสารลดแรงตึงผิว กล่าวคือ ค่า HLB ของสารลดแรงตึงผิว ค่า HLB ขนาดใหญ่บ่งชี้ถึงโมเลกุลที่มีความชอบน้ำสูงและมีความสามารถในการชอบไขมันต่ำ ในทางกลับกัน lipophilicity ที่แข็งแกร่งและ hydrophilicity ที่อ่อนแอ
1 บทบัญญัติของมูลค่า HLB
ค่า HLB เป็นค่าสัมพัทธ์ ดังนั้น เมื่อมีการพัฒนาค่า HLB ตามมาตรฐาน ค่า HLB ของขี้ผึ้งพาราฟินซึ่งไม่มีคุณสมบัติชอบน้ำจะถูกระบุเป็น 0 ในขณะที่ค่า HLB ของโซเดียมโดเดซิลซัลเฟตซึ่งก็คือ ละลายน้ำได้มากขึ้นคือ 40 ดังนั้นค่า HLB ของสารลดแรงตึงผิวโดยทั่วไปจะอยู่ในช่วง 1 ถึง 40 โดยทั่วไปแล้ว อิมัลซิไฟเออร์ที่มีค่า HLB น้อยกว่า 10 จะเป็นสารไลโปฟิลิก ในขณะที่ค่าที่มากกว่า 10 จะเป็นสารที่ชอบน้ำ ดังนั้นจุดเปลี่ยนจากไลโปฟิลิกเป็นไฮโดรฟิลิกคือประมาณ 10
จากค่า HLB ของสารลดแรงตึงผิว สามารถหาแนวคิดทั่วไปเกี่ยวกับการใช้งานที่เป็นไปได้ได้ ดังแสดงในตารางที่ 1-3
ของเหลวที่ไม่ละลายร่วมกันสองชนิด ชนิดหนึ่งกระจายตัวเป็นอนุภาค (หยดหรือผลึกเหลว) ก่อให้เกิดระบบที่เรียกว่าอิมัลชัน ระบบนี้ไม่เสถียรทางอุณหพลศาสตร์เนื่องจากพื้นที่ขอบเขตของของเหลวทั้งสองเพิ่มขึ้นเมื่อเกิดอิมัลชัน เพื่อให้อิมัลชันมีความเสถียร จำเป็นต้องเพิ่มส่วนประกอบที่สาม - อิมัลซิไฟเออร์ เพื่อลดพลังงานในการประสานของระบบ อิมัลซิไฟเออร์เป็นของสารลดแรงตึงผิว หน้าที่หลักคือมีบทบาทเป็นอิมัลชัน เฟสของอิมัลชันที่มีอยู่เป็นหยดเรียกว่าเฟสกระจาย (หรือเฟสภายใน เฟสไม่ต่อเนื่อง) และเฟสอื่นที่เชื่อมโยงเข้าด้วยกันเรียกว่าตัวกลางการกระจาย (หรือเฟสภายนอก เฟสต่อเนื่อง)
1 อิมัลซิไฟเออร์และอิมัลชัน
อิมัลชันทั่วไป เฟสหนึ่งเป็นน้ำหรือสารละลายในน้ำ อีกเฟสเป็นสารอินทรีย์ที่ไม่สามารถผสมกับน้ำได้ เช่น จาระบี ขี้ผึ้ง ฯลฯ อิมัลชันที่เกิดจากน้ำและน้ำมันสามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภทตามสถานการณ์การกระจายตัว ได้แก่ น้ำมัน กระจายตัวในน้ำเพื่อสร้างอิมัลชันประเภทน้ำมันในน้ำ แสดงเป็น O/W (น้ำมัน/น้ำ): น้ำที่กระจายตัวในน้ำมันเพื่อสร้างอิมัลชันประเภทน้ำมันในน้ำ แสดงเป็น W/O (น้ำ/น้ำมัน) คอมเพล็กซ์ประเภทน้ำในน้ำมันในน้ำ W/O/W และมัลติอิมัลชันประเภทน้ำมันในน้ำในน้ำมัน O/W/O อาจเกิดขึ้นได้เช่นกัน
อิมัลซิไฟเออร์ใช้เพื่อทำให้อิมัลชันคงตัวโดยการลดความตึงเครียดระหว่างผิวหน้า และสร้างเมมเบรนระหว่างผิวหน้าโมเลกุลเดี่ยว
ในการทำอิมัลซิไฟเออร์ตามข้อกำหนดของอิมัลซิไฟเออร์:
ตอบ: อิมัลซิไฟเออร์จะต้องสามารถดูดซับหรือเพิ่มส่วนเชื่อมต่อระหว่างสองเฟสได้ เพื่อลดแรงตึงของส่วนเชื่อมต่อบนใบหน้า
b: อิมัลซิไฟเออร์จะต้องให้อนุภาคมีประจุ เพื่อให้แรงผลักไฟฟ้าสถิตระหว่างอนุภาค หรือสร้างเมมเบรนป้องกันที่มีความเสถียรและมีความหนืดสูงรอบๆ อนุภาค
ดังนั้นสารที่ใช้เป็นอิมัลซิไฟเออร์จะต้องมีหมู่แอมฟิฟิลิกจึงจะทำให้เกิดอิมัลซิฟายเออร์ได้ และสารลดแรงตึงผิวก็สามารถตอบสนองข้อกำหนดนี้ได้
2 วิธีการเตรียมอิมัลชันและปัจจัยที่ส่งผลต่อความคงตัวของอิมัลชัน
มีสองวิธีในการเตรียมอิมัลชัน วิธีหนึ่งคือการใช้วิธีการทางกลในการกระจายของเหลวเป็นอนุภาคขนาดเล็กไปยังของเหลวอื่น ซึ่งส่วนใหญ่ใช้ในอุตสาหกรรมเพื่อเตรียมอิมัลชัน อีกประการหนึ่งคือการละลายของเหลวในสถานะโมเลกุลในของเหลวอื่น แล้วทำให้มันรวมตัวกันอย่างเหมาะสมเพื่อสร้างอิมัลชัน
ความเสถียรของอิมัลชันคือความสามารถในการต่อต้านการรวมตัวของอนุภาคที่นำไปสู่การแยกเฟส อิมัลชันเป็นระบบที่ไม่เสถียรทางอุณหพลศาสตร์และมีพลังงานอิสระปริมาณมาก ดังนั้นสิ่งที่เรียกว่าความเสถียรของอิมัลชันนั้นจริงๆ แล้วเป็นเวลาที่ระบบต้องใช้เพื่อให้ถึงจุดสมดุล กล่าวคือ เวลาที่ต้องใช้ในการแยกของเหลวหนึ่งในระบบเพื่อให้เกิดขึ้น
เมื่อเยื่อ interfacial กับแอลกอฮอล์ไขมัน กรดไขมัน และเอมีนไขมันและโมเลกุลอินทรีย์ขั้วโลกอื่น ๆ ความแข็งแรงของเมมเบรนสูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ เนื่องจากในชั้นดูดซับของโมเลกุลอิมัลซิไฟเออร์และแอลกอฮอล์ กรดและเอมีน และโมเลกุลขั้วโลกอื่น ๆ ในรูปแบบ "ซับซ้อน" เพื่อให้ความแข็งแรงของเมมเบรนระหว่างผิวเพิ่มขึ้น
อิมัลซิไฟเออร์ที่ประกอบด้วยสารลดแรงตึงผิวมากกว่าสองตัวเรียกว่าอิมัลซิไฟเออร์ผสม อิมัลซิไฟเออร์ผสมที่ถูกดูดซับที่ส่วนต่อประสานของน้ำ/น้ำมัน การกระทำระหว่างโมเลกุลสามารถสร้างสารเชิงซ้อนได้ เนื่องจากการกระทำระหว่างโมเลกุลที่แข็งแกร่ง ความตึงเครียดระหว่างผิวจะลดลงอย่างมีนัยสำคัญ ปริมาณของอิมัลซิไฟเออร์ที่ดูดซับที่ส่วนต่อประสานจะเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ การก่อตัวของความหนาแน่นของเยื่อผิวระหว่างผิวเพิ่มขึ้น ความแข็งแรงเพิ่มขึ้น
ประจุของเม็ดบีดเหลวมีผลอย่างมากต่อความเสถียรของอิมัลชัน อิมัลชันที่เสถียร ซึ่งโดยทั่วไปจะมีประจุเป็นเม็ดของเหลว เมื่อใช้อิมัลซิไฟเออร์แบบไอออนิก ไอออนของอิมัลซิไฟเออร์ที่ถูกดูดซับที่ส่วนต่อประสานจะมีกลุ่มไลโปฟิลิกแทรกอยู่ในเฟสน้ำมัน และกลุ่มที่ชอบน้ำอยู่ในเฟสน้ำ จึงทำให้เม็ดบีดเหลวมีประจุ เนื่องจากเม็ดบีดอิมัลชันที่มีประจุเท่ากันจะผลักกันไม่เกาะกันง่ายเพื่อเพิ่มความเสถียร จะเห็นได้ว่ายิ่งไอออนของอิมัลซิไฟเออร์ถูกดูดซับบนเม็ดบีดมากเท่าใด ประจุก็จะยิ่งมากขึ้น ความสามารถในการป้องกันไม่ให้เม็ดบีดจับตัวกันก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ระบบอิมัลชันก็จะยิ่งมีเสถียรภาพมากขึ้นเท่านั้น
ความหนืดของตัวกลางการกระจายตัวของอิมัลชันมีอิทธิพลบางอย่างต่อความเสถียรของอิมัลชัน โดยทั่วไป ยิ่งความหนืดของตัวกลางการกระจายตัวสูงเท่าไร ความคงตัวของอิมัลชันก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น เนื่องจากความหนืดของตัวกลางการกระจายตัวมีขนาดใหญ่ ซึ่งส่งผลกระทบอย่างมากต่อการเคลื่อนที่แบบบราวเนียนของเม็ดบีดของเหลว และชะลอการชนกันระหว่างบีดของเหลว เพื่อให้ระบบยังคงมีเสถียรภาพ โดยปกติแล้ว สารโพลีเมอร์ที่สามารถละลายในอิมัลชันสามารถเพิ่มความหนืดของระบบและทำให้ความคงตัวของอิมัลชันสูงขึ้น นอกจากนี้ โพลีเมอร์ยังสามารถสร้างเมมเบรนประสานที่แข็งแกร่ง ซึ่งทำให้ระบบอิมัลชันมีความเสถียรมากขึ้น
ในบางกรณี การเติมผงแข็งอาจทำให้อิมัลชันมีแนวโน้มที่จะคงตัวได้ ผงแข็งอยู่ในน้ำ น้ำมัน หรือส่วนต่อประสาน ขึ้นอยู่กับน้ำมัน น้ำตามความสามารถในการทำให้เปียกของผงแข็ง ถ้าผงของแข็งไม่เปียกด้วยน้ำทั้งหมด แต่ยังเปียกด้วยน้ำมัน ก็จะยังคงอยู่ในน้ำและน้ำมัน อินเตอร์เฟซ
ผงแข็งไม่ทำให้อิมัลชันคงตัวเนื่องจากผงที่รวมตัวกันที่ส่วนต่อประสานช่วยเพิ่มเมมเบรนระหว่างผิวซึ่งคล้ายกับการดูดซับของโมเลกุลอิมัลซิไฟเออร์บนผิว ดังนั้นยิ่งวัสดุผงแข็งถูกจัดเรียงที่ส่วนต่อประสานมากเท่าไร ความเสถียรก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น อิมัลชันคือ
สารลดแรงตึงผิวมีความสามารถในการเพิ่มความสามารถในการละลายของสารอินทรีย์ที่ไม่ละลายน้ำหรือละลายน้ำได้เล็กน้อยอย่างมีนัยสำคัญหลังจากสร้างไมเซลล์ในสารละลายที่เป็นน้ำ และสารละลายมีความโปร่งใสในเวลานี้ ผลกระทบของไมเซลล์นี้เรียกว่าการละลาย สารลดแรงตึงผิวที่สามารถทำให้เกิดการละลายได้เรียกว่าสารช่วยละลาย และสารอินทรีย์ที่ละลายได้เรียกว่าสารที่ละลายได้
โฟมมีบทบาทสำคัญในกระบวนการซัก โฟมเป็นระบบการกระจายตัวโดยที่ก๊าซถูกกระจายไปในของเหลวหรือของแข็ง โดยมีก๊าซเป็นตัวกลางในการกระจายตัว และของเหลวหรือของแข็งเป็นตัวกลางในการกระจายตัว โดยแบบแรกเรียกว่าโฟมเหลว ในขณะที่แบบหลังเรียกว่าโฟมแข็ง เช่น เช่น โฟมพลาสติก โฟมแก้ว โฟมซีเมนต์ เป็นต้น
(1) การเกิดฟอง
คำว่าโฟม ในที่นี้หมายถึงการรวมฟองอากาศที่แยกจากกันด้วยเมมเบรนเหลว ฟองประเภทนี้จะลอยขึ้นอย่างรวดเร็วสู่พื้นผิวของเหลวเสมอ เนื่องจากความหนาแน่นที่แตกต่างกันมากระหว่างเฟสการกระจายตัว (แก๊ส) และตัวกลางการกระจายตัว (ของเหลว) รวมกับความหนืดต่ำของของเหลว
กระบวนการสร้างฟองคือการนำก๊าซจำนวนมากเข้าไปในของเหลว และฟองอากาศในของเหลวจะกลับสู่พื้นผิวอย่างรวดเร็ว ก่อตัวเป็นฟองรวมที่แยกจากกันด้วยก๊าซเหลวจำนวนเล็กน้อย
โฟมมีลักษณะสำคัญ 2 ประการในแง่ของสัณฐานวิทยา ประการแรกคือ ฟองสบู่ในระยะกระจายตัวมักมีรูปร่างหลายเหลี่ยม เนื่องจากที่จุดตัดของฟองอากาศ มีแนวโน้มที่ฟิล์มของเหลวจะบางลงจนฟองกลายเป็น รูปทรงหลายเหลี่ยมเมื่อฟิล์มของเหลวบางลงในระดับหนึ่งจะนำไปสู่การแตกของฟองสบู่ ประการที่สองคือของเหลวบริสุทธิ์ไม่สามารถสร้างฟองที่คงตัวได้ ของเหลวที่สามารถสร้างโฟมนั้นมีส่วนประกอบอย่างน้อยสองชิ้นขึ้นไป สารละลายที่เป็นน้ำของสารลดแรงตึงผิวเป็นเรื่องปกติของระบบที่มีแนวโน้มที่จะเกิดฟอง และความสามารถในการสร้างโฟมก็สัมพันธ์กับคุณสมบัติอื่นๆ เช่นกัน
สารลดแรงตึงผิวที่มีพลังการเกิดฟองที่ดีเรียกว่าสารลดแรงตึงผิว แม้ว่าสารก่อฟองจะมีความสามารถในการเกิดฟองได้ดี แต่โฟมที่เกิดขึ้นอาจไม่สามารถคงอยู่ได้เป็นเวลานาน นั่นคือความเสถียรไม่จำเป็นต้องดีเสมอไป เพื่อรักษาความเสถียรของโฟม มักจะอยู่ในสารทำให้เกิดฟองเพื่อเพิ่มสารที่สามารถเพิ่มความเสถียรของโฟม สารนี้เรียกว่าสารกันบูดโฟม สารกันบูดที่ใช้กันทั่วไปคือ lauryl diethylamine และ dodecyl dimethylamine ออกไซด์
(2) ความเสถียรของโฟม
โฟมเป็นระบบที่ไม่เสถียรทางอุณหพลศาสตร์ และแนวโน้มสุดท้ายคือพื้นที่ผิวรวมของของเหลวภายในระบบลดลงหลังจากที่ฟองแตกและพลังงานอิสระลดลง กระบวนการลดฟองเป็นกระบวนการที่เยื่อของเหลวที่ใช้แยกก๊าซจะมีความหนาขึ้นและบางลงจนกระทั่งแตกตัว ดังนั้นระดับความเสถียรของโฟมจึงถูกกำหนดโดยความเร็วของการปล่อยของเหลวและความแข็งแรงของฟิล์มของเหลวเป็นหลัก ปัจจัยต่อไปนี้ก็มีอิทธิพลต่อสิ่งนี้เช่นกัน
(3) การทำลายโฟม
หลักการพื้นฐานของการทำลายโฟมคือการเปลี่ยนสภาวะที่ทำให้เกิดโฟมหรือกำจัดปัจจัยที่ทำให้โฟมคงตัว จึงมีวิธีการสลายโฟมทั้งทางกายภาพและทางเคมี
การสลายฟองทางกายภาพหมายถึงการเปลี่ยนแปลงสภาวะการผลิตโฟมในขณะที่ยังคงรักษาองค์ประกอบทางเคมีของสารละลายโฟม เช่น การรบกวนจากภายนอก การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิหรือความดัน และการบำบัดด้วยคลื่นเสียงความถี่สูง ล้วนเป็นวิธีการทางกายภาพที่มีประสิทธิภาพในการกำจัดโฟม
วิธีการสลายฟองด้วยสารเคมีคือการเติมสารบางชนิดเพื่อทำปฏิกิริยากับสารทำให้เกิดฟอง เพื่อลดความแข็งแรงของฟิล์มของเหลวในโฟม และทำให้ความคงตัวของโฟมลดลงจึงบรรลุวัตถุประสงค์ในการสลายฟอง สารดังกล่าวเรียกว่าสารลดฟอง สารลดฟองส่วนใหญ่เป็นสารลดแรงตึงผิว ดังนั้นตามกลไกของการละลายฟอง defoamer ควรมีความสามารถที่แข็งแกร่งในการลดแรงตึงผิว ดูดซับบนพื้นผิวได้ง่าย และปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลดูดซับบนพื้นผิวอ่อนแอ โมเลกุลดูดซับจัดเรียงในโครงสร้างที่คลายตัวมากขึ้น
สารลดฟองมีหลายประเภท แต่โดยพื้นฐานแล้ว สารลดแรงตึงผิวชนิดไม่มีไอออนิกทั้งหมด สารลดแรงตึงผิวแบบไม่มีไอออนมีคุณสมบัติป้องกันการเกิดฟองใกล้หรือเหนือจุดขุ่นมัว และมักใช้เป็นตัวลดฟอง แอลกอฮอล์ โดยเฉพาะแอลกอฮอล์ที่มีโครงสร้างแตกแขนง กรดไขมันและเอสเทอร์ของกรดไขมัน โพลีเอไมด์ ฟอสเฟตเอสเทอร์ น้ำมันซิลิโคน ฯลฯ มักใช้เป็นสารลดฟองที่ดีเยี่ยมเช่นกัน
(4) โฟมและการซักล้าง
ไม่มีการเชื่อมโยงโดยตรงระหว่างโฟมกับประสิทธิภาพการซัก และปริมาณโฟมไม่ได้บ่งบอกถึงประสิทธิภาพของการซัก ตัวอย่างเช่น สารลดแรงตึงผิวแบบไม่มีประจุมีคุณสมบัติการเกิดฟองน้อยกว่าสบู่มาก แต่การขจัดสิ่งปนเปื้อนนั้นดีกว่าสบู่มาก
ในบางกรณี โฟมอาจช่วยขจัดสิ่งสกปรกและสิ่งสกปรกได้ เช่น เวลาล้างจานในบ้าน โฟมของผงซักฟอกจะจับหยดน้ำมัน และเมื่อขัดพรม โฟมจะช่วยดักจับฝุ่น ผง และสิ่งสกปรกที่เป็นของแข็งอื่นๆ นอกจากนี้ บางครั้งโฟมยังสามารถใช้เป็นตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพของผงซักฟอกได้อีกด้วย เนื่องจากน้ำมันไขมันมีผลยับยั้งฟองของผงซักฟอก เมื่อมีน้ำมันมากเกินไปและมีผงซักฟอกน้อยเกินไป จะไม่เกิดฟองหรือโฟมเดิมจะหายไป บางครั้งโฟมยังสามารถใช้เป็นตัวบ่งชี้ความสะอาดของการล้างน้ำได้ เนื่องจากปริมาณโฟมในน้ำยาล้างมีแนวโน้มลดลงตามการลดผงซักฟอก ดังนั้นปริมาณโฟมจึงสามารถใช้เพื่อประเมินระดับการล้างได้
ในความหมายกว้างๆ การล้างเป็นกระบวนการกำจัดส่วนประกอบที่ไม่ต้องการออกจากวัตถุที่จะล้างและบรรลุวัตถุประสงค์บางอย่าง การล้างโดยทั่วไปหมายถึงกระบวนการขจัดสิ่งสกปรกออกจากพื้นผิวของพาหะ ในการซัก ปฏิกิริยาระหว่างสิ่งสกปรกกับสารพาหะจะลดลงหรือถูกกำจัดออกโดยการกระทำของสารเคมีบางชนิด (เช่น ผงซักฟอก เป็นต้น) ดังนั้นการรวมตัวของสิ่งสกปรกกับสารพาหะจะเปลี่ยนเป็นการรวมตัวของสิ่งสกปรกและสารซักฟอก และ ในที่สุดสิ่งสกปรกก็ถูกแยกออกจากพาหะ เนื่องจากวัตถุที่จะล้างและสิ่งสกปรกที่ต้องกำจัดนั้นมีความหลากหลาย การซักจึงเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนมากและกระบวนการพื้นฐานของการซักสามารถแสดงออกมาเป็นความสัมพันธ์ง่ายๆ ดังต่อไปนี้
Carrie··สิ่งสกปรก + ผงซักฟอก= สารพาหะ + สิ่งสกปรก·ผงซักฟอก
โดยทั่วไปกระบวนการซักสามารถแบ่งออกเป็นสองขั้นตอน: ประการแรก ภายใต้การกระทำของผงซักฟอก สิ่งสกปรกจะถูกแยกออกจากพาหะ; ประการที่สองสิ่งสกปรกที่แยกออกจะถูกกระจายและแขวนลอยอยู่ในตัวกลาง กระบวนการซักเป็นกระบวนการที่ย้อนกลับได้ และสิ่งสกปรกที่กระจายตัวและแขวนลอยในตัวกลางอาจถูกตกตะกอนซ้ำจากตัวกลางไปยังวัตถุที่กำลังล้าง ดังนั้นผงซักฟอกที่ดีควรมีความสามารถกระจายตัวและแขวนลอยสิ่งสกปรกและป้องกันการสะสมของสิ่งสกปรกได้ นอกเหนือจากความสามารถในการขจัดสิ่งสกปรกออกจากพาหะแล้ว
(1) ประเภทของสิ่งสกปรก
แม้จะเป็นสิ่งเดียวกัน ชนิด องค์ประกอบ และปริมาณสิ่งสกปรกอาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมที่ใช้งาน สิ่งสกปรกในร่างกายน้ำมันส่วนใหญ่เป็นน้ำมันจากสัตว์และพืช และน้ำมันแร่ (เช่น น้ำมันดิบ น้ำมันเชื้อเพลิง น้ำมันดินถ่านหิน ฯลฯ) สิ่งสกปรกที่เป็นของแข็งส่วนใหญ่เป็นเขม่า เถ้า สนิม คาร์บอนแบล็ก ฯลฯ ในแง่ของสิ่งสกปรกบนเสื้อผ้า มีสิ่งสกปรกออกจากร่างกายมนุษย์ เช่น เหงื่อ ความมัน เลือด ฯลฯ สิ่งสกปรกจากอาหาร เช่น คราบผลไม้ คราบน้ำมันปรุงอาหาร คราบเครื่องปรุงรส แป้ง ฯลฯ; สิ่งสกปรกจากเครื่องสำอาง เช่น ลิปสติก ยาทาเล็บ ฯลฯ; สิ่งสกปรกจากบรรยากาศ เช่น เขม่า ฝุ่น โคลน ฯลฯ อื่นๆ เช่น หมึก ชา สารเคลือบ เป็นต้น มีหลายประเภท
สิ่งสกปรกประเภทต่างๆ โดยทั่วไปสามารถแบ่งออกเป็นสามประเภทหลัก: สิ่งสกปรกที่เป็นของแข็ง สิ่งสกปรกที่เป็นของเหลว และสิ่งสกปรกพิเศษ
① สิ่งสกปรกที่เป็นของแข็ง
สิ่งสกปรกที่เป็นของแข็งทั่วไปได้แก่ อนุภาคของเถ้า โคลน ดิน สนิม และคาร์บอนแบล็ค อนุภาคเหล่านี้ส่วนใหญ่มีประจุไฟฟ้าบนพื้นผิว ซึ่งส่วนใหญ่มีประจุลบและสามารถดูดซับบนสิ่งของที่เป็นไฟเบอร์ได้ง่าย โดยทั่วไปสิ่งสกปรกที่เป็นของแข็งจะละลายในน้ำได้ยาก แต่สามารถกระจายตัวและระงับได้ด้วยสารละลายผงซักฟอก สิ่งสกปรกที่เป็นของแข็งซึ่งมีจุดมวลน้อยกว่าจะขจัดออกได้ยากกว่า
② สิ่งสกปรกที่เป็นของเหลว
สิ่งสกปรกที่เป็นของเหลวส่วนใหญ่ละลายได้ในน้ำมัน รวมถึงน้ำมันพืชและสัตว์ กรดไขมัน แฟตตี้แอลกอฮอล์ น้ำมันแร่ และออกไซด์ของสิ่งเหล่านี้ ในบรรดาน้ำมันพืชและสัตว์ กรดไขมัน และซาพอนิฟิเคชันแบบอัลคาไลสามารถเกิดขึ้นได้ ในขณะที่แฟตตี้แอลกอฮอล์ น้ำมันแร่จะไม่ถูกซาพอนิฟิเคชันด้วยอัลคาไล แต่สามารถละลายได้ในแอลกอฮอล์ อีเทอร์ และตัวทำละลายอินทรีย์ไฮโดรคาร์บอน และอิมัลชันและการกระจายตัวของสารละลายน้ำผงซักฟอก สิ่งสกปรกที่เป็นของเหลวที่ละลายได้ในน้ำมันโดยทั่วไปจะมีแรงรุนแรงกับรายการที่เป็นเส้นใย และจะถูกดูดซับอย่างแน่นหนาบนเส้นใย
3 สิ่งสกปรกพิเศษ
สิ่งสกปรกชนิดพิเศษ ได้แก่ โปรตีน แป้ง เลือด สารคัดหลั่งของมนุษย์ เช่น เหงื่อ ซีบัม ปัสสาวะ น้ำผลไม้ และน้ำชา สิ่งสกปรกประเภทนี้ส่วนใหญ่สามารถดูดซับทางเคมีและรุนแรงบนรายการที่เป็นเส้นใย ดังนั้นจึงเป็นการยากที่จะล้าง
สิ่งสกปรกประเภทต่างๆ ไม่ค่อยพบตามลำพัง แต่มักจะผสมเข้าด้วยกันและดูดซับลงบนวัตถุ บางครั้งสิ่งสกปรกอาจถูกออกซิไดซ์ สลายตัว หรือสลายตัวภายใต้อิทธิพลภายนอก ซึ่งทำให้เกิดสิ่งสกปรกใหม่
(2) การยึดเกาะของสิ่งสกปรก
เสื้อผ้า มือ ฯลฯ อาจเปื้อนได้เนื่องจากมีปฏิสัมพันธ์บางอย่างระหว่างวัตถุกับสิ่งสกปรก สิ่งสกปรกเกาะติดกับวัตถุได้หลายวิธี แต่ไม่มีการยึดเกาะมากไปกว่าการยึดเกาะทางกายภาพและทางเคมี
①การยึดเกาะของเขม่า ฝุ่น โคลน ทราย และถ่านกับเสื้อผ้าถือเป็นการยึดเกาะทางกายภาพ โดยทั่วไปแล้ว ด้วยการยึดเกาะของสิ่งสกปรกและบทบาทระหว่างวัตถุที่เปื้อนค่อนข้างอ่อนแอ การกำจัดสิ่งสกปรกก็ค่อนข้างง่ายเช่นกัน ตามแรงที่แตกต่างกัน การยึดเกาะทางกายภาพของสิ่งสกปรกสามารถแบ่งออกเป็นการยึดเกาะทางกลและการยึดเกาะด้วยไฟฟ้าสถิต
ตอบ: การยึดเกาะทางกล
การยึดเกาะประเภทนี้ส่วนใหญ่หมายถึงการยึดเกาะของสิ่งสกปรกบางชนิด (เช่น ฝุ่น โคลน และทราย) การยึดเกาะทางกลเป็นรูปแบบหนึ่งของการยึดเกาะที่อ่อนแอของสิ่งสกปรก และสามารถขจัดออกได้เกือบด้วยวิธีเชิงกลล้วนๆ แต่เมื่อสิ่งสกปรกมีขนาดเล็ก (<0.1um) จะยากต่อการขจัดออก
B:การยึดเกาะด้วยไฟฟ้าสถิต
การยึดเกาะด้วยไฟฟ้าสถิตส่วนใหญ่จะแสดงออกมาในการกระทำของอนุภาคฝุ่นที่มีประจุบนวัตถุที่มีประจุตรงข้ามกัน วัตถุเส้นใยส่วนใหญ่มีประจุลบในน้ำและสามารถเกาะติดได้ง่ายด้วยสิ่งสกปรกที่มีประจุบวกบางชนิด เช่น ปูนขาว สิ่งสกปรกบางชนิดถึงแม้จะมีประจุลบ เช่น อนุภาคคาร์บอนแบล็กในสารละลายที่เป็นน้ำ สามารถเกาะติดกับเส้นใยผ่านสะพานไอออนิก (ไอออนระหว่างวัตถุที่มีประจุตรงข้ามหลายวัตถุ ซึ่งทำงานร่วมกันในลักษณะคล้ายสะพาน) ที่เกิดจากไอออนบวกในน้ำ (เช่น , Ca2+, Mg2+ ฯลฯ)
การกระทำของไฟฟ้าสถิตนั้นแข็งแกร่งกว่าการกระทำทางกลธรรมดา ทำให้การกำจัดสิ่งสกปรกค่อนข้างยาก
2 การยึดเกาะทางเคมี
การยึดเกาะทางเคมีหมายถึงปรากฏการณ์ของสิ่งสกปรกที่กระทำต่อวัตถุผ่านพันธะเคมีหรือไฮโดรเจน ตัวอย่างเช่น ดินแข็งมีขั้ว โปรตีน สนิม และการยึดเกาะอื่นๆ บนรายการที่เป็นเส้นใย เส้นใยประกอบด้วยคาร์บอกซิล ไฮดรอกซิล เอไมด์ และกลุ่มอื่นๆ กลุ่มเหล่านี้และกรดไขมันที่เป็นดินที่เป็นน้ำมัน แฟตตี้แอลกอฮอล์สามารถสร้างพันธะไฮโดรเจนได้ง่าย โดยทั่วไปแรงเคมีจะรุนแรงและสิ่งสกปรกจึงเกาะติดกับวัตถุได้แน่นยิ่งขึ้น สิ่งสกปรกประเภทนี้กำจัดออกได้ยากด้วยวิธีปกติ และต้องใช้วิธีพิเศษในการจัดการกับมัน
ระดับการยึดเกาะของสิ่งสกปรกนั้นสัมพันธ์กับลักษณะของสิ่งสกปรกและลักษณะของวัตถุที่มันเกาะอยู่ โดยทั่วไปแล้ว อนุภาคจะเกาะติดกับสิ่งของที่เป็นเส้นใยได้ง่าย ยิ่งพื้นผิวของสิ่งสกปรกแข็งมีขนาดเล็กเท่าใด การยึดเกาะก็จะยิ่งแข็งแกร่งขึ้นเท่านั้น สิ่งสกปรกที่มีขั้วบนวัตถุที่ชอบน้ำ เช่น สำลีและแก้ว จะเกาะติดได้แน่นกว่าสิ่งสกปรกที่ไม่มีขั้ว สิ่งสกปรกที่ไม่มีขั้วจะเกาะติดได้แน่นกว่าสิ่งสกปรกที่มีขั้ว เช่น ไขมันขั้วโลก ฝุ่น และดินเหนียว และยากต่อการถอดและทำความสะอาด
(3) กลไกการกำจัดสิ่งสกปรก
จุดประสงค์ของการซักคือเพื่อขจัดสิ่งสกปรก ในตัวกลางที่มีอุณหภูมิหนึ่ง (ส่วนใหญ่เป็นน้ำ) การใช้ผลกระทบทางกายภาพและเคมีต่างๆ ของผงซักฟอกเพื่อลดหรือขจัดผลกระทบของสิ่งสกปรกและวัตถุที่ถูกล้าง ภายใต้การกระทำของแรงทางกลบางอย่าง (เช่น การถูมือ การปั่นป่วนของเครื่องซักผ้า ผลกระทบของน้ำ) เพื่อให้สิ่งสกปรกและวัตถุที่ถูกล้าง จากวัตถุประสงค์ในการชำระล้างการปนเปื้อน
① กลไกการกำจัดสิ่งสกปรกที่เป็นของเหลว
A:ทำให้เปียก
ของเหลวที่สกปรกส่วนใหญ่จะเป็นน้ำมัน คราบน้ำมันจะทำให้สิ่งของที่เป็นเส้นใยเปียกและกระจายตัวเป็นฟิล์มน้ำมันบนพื้นผิวของวัสดุที่เป็นเส้นใยไม่มากก็น้อย ขั้นตอนแรกในการซักคือการทำให้พื้นผิวเปียกด้วยน้ำยาล้างจาน เพื่อเป็นตัวอย่าง พื้นผิวของเส้นใยอาจถือเป็นพื้นผิวแข็งเรียบได้
B: การถอดน้ำมัน - กลไกการม้วนผม
ขั้นตอนที่สองในการซักคือการกำจัดน้ำมันและจาระบี การกำจัดสิ่งสกปรกที่เป็นของเหลวทำได้โดยการขดม้วน สิ่งสกปรกที่เป็นของเหลวเดิมมีอยู่บนพื้นผิวในรูปแบบของฟิล์มน้ำมันที่กระจายตัว และภายใต้ผลพิเศษของการเปียกของน้ำยาล้างบนพื้นผิวแข็ง (เช่น พื้นผิวเส้นใย) มันขดตัวเป็นเม็ดน้ำมันทีละขั้นตอน ซึ่ง ถูกแทนที่ด้วยน้ำยาล้างจานและปล่อยให้พื้นผิวอยู่ภายใต้แรงภายนอกในที่สุด
② กลไกการกำจัดสิ่งสกปรกที่เป็นของแข็ง
การกำจัดสิ่งสกปรกที่เป็นของเหลวส่วนใหญ่ผ่านการทำให้ตัวพาสิ่งสกปรกเปียกเป็นพิเศษด้วยน้ำยาล้าง ในขณะที่กลไกการกำจัดสิ่งสกปรกที่เป็นของแข็งนั้นแตกต่างกัน โดยที่กระบวนการซักส่วนใหญ่จะเกี่ยวกับการทำให้มวลสิ่งสกปรกและพื้นผิวตัวพาเปียกโดยการซักเป็นหลัก สารละลาย. เนื่องจากการดูดซับของสารลดแรงตึงผิวบนสิ่งสกปรกที่เป็นของแข็งและพื้นผิวพาหะ ปฏิกิริยาระหว่างสิ่งสกปรกกับพื้นผิวจะลดลง และความแข็งแรงในการยึดเกาะของมวลสิ่งสกปรกบนพื้นผิวลดลง ดังนั้นมวลสิ่งสกปรกจึงถูกกำจัดออกจากพื้นผิวของ ผู้ให้บริการ
นอกจากนี้ การดูดซับของสารลดแรงตึงผิว โดยเฉพาะสารลดแรงตึงผิวแบบไอออนิก บนพื้นผิวของสิ่งสกปรกที่เป็นของแข็งและตัวพานั้นมีศักยภาพในการเพิ่มศักยภาพของพื้นผิวบนพื้นผิวของสิ่งสกปรกที่เป็นของแข็งและตัวพา ซึ่งเอื้อต่อการกำจัดของ สิ่งสกปรก พื้นผิวแข็งหรือเป็นเส้นใยโดยทั่วไปมักจะมีประจุลบในตัวกลางที่เป็นน้ำ ดังนั้นจึงสามารถสร้างชั้นอิเล็กทรอนิกส์สองชั้นที่กระจายบนมวลสิ่งสกปรกหรือพื้นผิวแข็งได้ เนื่องจากการผลักกันของประจุที่เป็นเนื้อเดียวกัน การยึดเกาะของอนุภาคสิ่งสกปรกในน้ำกับพื้นผิวแข็งจึงลดลง เมื่อเติมสารลดแรงตึงผิวแบบประจุลบ เนื่องจากสามารถเพิ่มศักยภาพพื้นผิวเชิงลบของอนุภาคสิ่งสกปรกและพื้นผิวแข็งไปพร้อมๆ กัน แรงผลักระหว่างสิ่งเหล่านั้นจะเพิ่มขึ้นมากขึ้น ความแข็งแรงในการยึดเกาะของอนุภาคจะลดลงมากขึ้น และสิ่งสกปรกก็จะกำจัดได้ง่ายขึ้น .
สารลดแรงตึงผิวที่ไม่ใช่ไอออนิกจะถูกดูดซับบนพื้นผิวแข็งที่มีประจุโดยทั่วไป และถึงแม้ว่าพวกมันจะไม่เปลี่ยนแปลงศักยภาพในการสัมผัสพื้นผิวอย่างมีนัยสำคัญ แต่สารลดแรงตึงผิวที่ไม่ใช่ไอออนิกที่ถูกดูดซับนั้นมีแนวโน้มที่จะสร้างชั้นดูดซับที่มีความหนาหนึ่งบนพื้นผิว ซึ่งช่วยป้องกันการสะสมของสิ่งสกปรก
ในกรณีของสารลดแรงตึงผิวชนิดประจุบวก การดูดซับของสารเหล่านี้จะช่วยลดหรือกำจัดศักยภาพพื้นผิวเชิงลบของมวลสิ่งสกปรกและพื้นผิวพาหะ ซึ่งจะช่วยลดแรงผลักระหว่างสิ่งสกปรกกับพื้นผิว จึงไม่เอื้อต่อการกำจัดสิ่งสกปรก นอกจากนี้ หลังจากการดูดซับบนพื้นผิวแข็ง สารลดแรงตึงผิวประจุบวกมีแนวโน้มที่จะเปลี่ยนพื้นผิวของแข็งที่ไม่ชอบน้ำ และดังนั้นจึงไม่เอื้อต่อการทำให้พื้นผิวเปียกและดังนั้นจึงชะล้าง
3 การกำจัดดินพิเศษ
โปรตีน แป้ง สารคัดหลั่งของมนุษย์ น้ำผลไม้ น้ำชา และสิ่งสกปรกอื่นๆ ขจัดออกได้ยากด้วยสารลดแรงตึงผิวทั่วไป และต้องได้รับการดูแลเป็นพิเศษ
คราบโปรตีน เช่น ครีม ไข่ เลือด นม และสิ่งที่ขับถ่ายจากผิวหนัง มีแนวโน้มที่จะจับตัวเป็นก้อนบนเส้นใยและการเสื่อมสภาพ และมีการยึดเกาะที่แข็งแรงขึ้น ความสกปรกของโปรตีนสามารถกำจัดออกได้โดยใช้โปรตีเอส เอนไซม์โปรตีเอสจะสลายโปรตีนในสิ่งสกปรกให้เป็นกรดอะมิโนหรือโอลิโกเปปไทด์ที่ละลายน้ำได้
คราบแป้งส่วนใหญ่มาจากอาหาร และอื่นๆ เช่น น้ำเกรวี่ กาว ฯลฯ อะไมเลสมีผลในการเร่งปฏิกิริยาต่อการไฮโดรไลซิสของคราบแป้ง ทำให้แป้งแตกตัวเป็นน้ำตาล
ไลเปสกระตุ้นการสลายตัวของไตรกลีเซอไรด์ ซึ่งยากต่อการกำจัดโดยวิธีปกติ เช่น ซีบัมและน้ำมันที่บริโภคได้ และแยกย่อยออกเป็นกลีเซอรอลและกรดไขมันที่ละลายน้ำได้
คราบสีบางส่วนจากน้ำผลไม้ น้ำชา หมึก ลิปสติก ฯลฯ มักจะทำความสะอาดให้หมดจดได้ยากแม้จะซักซ้ำแล้วซ้ำอีก คราบเหล่านี้สามารถกำจัดออกได้โดยปฏิกิริยารีดอกซ์กับตัวออกซิไดซ์หรือตัวรีดิวซ์ เช่น สารฟอกขาว ซึ่งจะทำลายโครงสร้างของกลุ่มที่สร้างสีหรือกลุ่มเสริมสี และสลายให้เป็นส่วนประกอบที่ละลายน้ำได้ขนาดเล็กลง
(4) กลไกการขจัดคราบจากการซักแห้ง
ข้างต้นนี้จริงๆแล้วมีไว้สำหรับน้ำเป็นสื่อกลางในการซัก ที่จริงแล้วเนื่องจากเสื้อผ้าและโครงสร้างที่แตกต่างกัน เสื้อผ้าบางชนิดที่ใช้การล้างด้วยน้ำไม่สะดวกหรือไม่ง่ายต่อการซัก เสื้อผ้าบางชนิดหลังจากการซักและแม้กระทั่งการเสียรูป สีซีดจาง เป็นต้น ตัวอย่างเช่น เส้นใยธรรมชาติส่วนใหญ่จะดูดซับน้ำและ บวมง่าย แห้ง และหดตัวง่าย ดังนั้นหลังการซักจะเสียรูป โดยการซักผ้าผลิตภัณฑ์ขนสัตว์มักจะปรากฏปรากฏการณ์การหดตัว บางผลิตภัณฑ์ซักผ้าด้วยน้ำยังง่ายต่อการ pilling เปลี่ยนสี; ความรู้สึกของผ้าไหมบางชนิดจะแย่ลงหลังจากการซักและสูญเสียความมันวาว สำหรับเสื้อผ้าเหล่านี้มักใช้วิธีซักแห้งเพื่อขจัดสิ่งปนเปื้อน โดยทั่วไปสิ่งที่เรียกว่าการซักแห้งหมายถึงวิธีการซักในตัวทำละลายอินทรีย์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในตัวทำละลายที่ไม่มีขั้ว
การซักแห้งเป็นรูปแบบการซักที่อ่อนโยนกว่าการล้างด้วยน้ำ เนื่องจากการซักแห้งไม่จำเป็นต้องใช้กลไกมากนัก จึงไม่ทำให้เกิดความเสียหาย รอยยับ และการเสียรูปของเสื้อผ้า ในขณะที่สารซักแห้งนั้นต่างจากน้ำที่ไม่ค่อยเกิดการขยายตัวและการหดตัว ตราบใดที่เทคโนโลยีได้รับการจัดการอย่างเหมาะสม เสื้อผ้าก็สามารถซักแห้งได้โดยไม่บิดเบือน สีซีดจาง และยืดอายุการใช้งาน
ในแง่ของการซักแห้ง มีสิ่งสกปรกอยู่สามประเภทกว้างๆ
สิ่งสกปรกที่ละลายในน้ำมัน สิ่งสกปรกที่ละลายในน้ำมันประกอบด้วยน้ำมันและจาระบีทุกชนิด ซึ่งเป็นของเหลวหรือมันเยิ้ม และสามารถละลายได้ในตัวทำละลายซักแห้ง
2.สิ่งสกปรกที่ละลายน้ำได้ สิ่งสกปรกที่ละลายน้ำได้สามารถละลายได้ในสารละลายที่เป็นน้ำ แต่ไม่ใช่ในสารซักแห้ง โดยจะถูกดูดซับบนเสื้อผ้าในสถานะที่เป็นน้ำ น้ำจะระเหยไปหลังจากการตกตะกอนของของแข็งที่เป็นเม็ด เช่น เกลืออนินทรีย์ แป้ง โปรตีน ฯลฯ
3.สิ่งสกปรกที่ไม่ละลายในน้ำมันและน้ำ สิ่งสกปรกที่ไม่ละลายในน้ำมันและน้ำไม่สามารถละลายในน้ำและไม่ละลายในตัวทำละลายซักแห้ง เช่น คาร์บอนแบล็ก ซิลิเกตของโลหะต่างๆ และออกไซด์ เป็นต้น
เนื่องจากลักษณะของสิ่งสกปรกประเภทต่างๆ ที่แตกต่างกัน จึงมีวิธีการขจัดสิ่งสกปรกในกระบวนการซักแห้งที่แตกต่างกัน ดินที่ละลายในน้ำมัน เช่น น้ำมันจากสัตว์และพืช น้ำมันแร่ และจาระบี ละลายได้ง่ายในตัวทำละลายอินทรีย์ และสามารถกำจัดออกได้ง่ายกว่าในการซักแห้ง ความสามารถในการละลายที่ดีเยี่ยมของตัวทำละลายซักแห้งสำหรับน้ำมันและจาระบีนั้นมาจากแรงของ van der Walls ระหว่างโมเลกุล
สำหรับการขจัดสิ่งสกปรกที่ละลายน้ำได้ เช่น เกลืออนินทรีย์ น้ำตาล โปรตีน และเหงื่อ จะต้องเติมน้ำในปริมาณที่เหมาะสมลงในสารซักแห้งด้วย มิฉะนั้น สิ่งสกปรกที่ละลายน้ำได้จะขจัดออกจากเสื้อผ้าได้ยาก อย่างไรก็ตาม น้ำละลายในสารซักแห้งได้ยาก ดังนั้นหากต้องการเพิ่มปริมาณน้ำ คุณจึงต้องเติมสารลดแรงตึงผิวด้วย การมีน้ำอยู่ในสารซักแห้งสามารถทำให้พื้นผิวของสิ่งสกปรกและเสื้อผ้าชุ่มชื้นได้ ดังนั้นจึงง่ายต่อการโต้ตอบกับกลุ่มขั้วของสารลดแรงตึงผิว ซึ่งเอื้อต่อการดูดซับของสารลดแรงตึงผิวบนพื้นผิว นอกจากนี้ เมื่อสารลดแรงตึงผิวก่อตัวเป็นไมเซลล์ สิ่งสกปรกและน้ำที่ละลายน้ำได้ก็สามารถละลายเข้าไปในไมเซลล์ได้ นอกจากการเพิ่มปริมาณน้ำในตัวทำละลายซักแห้งแล้ว สารลดแรงตึงผิวยังสามารถมีบทบาทในการป้องกันการสะสมของสิ่งสกปรกอีกครั้ง เพื่อเพิ่มผลการชำระล้างการปนเปื้อน
จำเป็นต้องมีน้ำปริมาณเล็กน้อยเพื่อขจัดสิ่งสกปรกที่ละลายน้ำได้ แต่น้ำมากเกินไปอาจทำให้เสื้อผ้าบางชนิดบิดเบี้ยวและยับได้ ดังนั้นปริมาณน้ำในสารซักแห้งจึงต้องปานกลาง
สิ่งสกปรกที่ไม่ละลายน้ำหรือละลายในน้ำมัน อนุภาคของแข็ง เช่น เถ้า โคลน ดิน และคาร์บอนแบล็ค โดยทั่วไปจะติดอยู่กับเสื้อผ้าด้วยแรงไฟฟ้าสถิตหรือร่วมกับน้ำมัน ในการซักแห้ง การไหลของตัวทำละลาย ผลกระทบสามารถทำให้การดูดซับแรงไฟฟ้าสถิตของสิ่งสกปรกออก และสารซักแห้งสามารถละลายน้ำมันได้ เพื่อให้การรวมกันของน้ำมันและสิ่งสกปรกและแนบไปกับเสื้อผ้าของอนุภาคของแข็งปิดในที่แห้ง - สารทำความสะอาด สารซักแห้งในปริมาณเล็กน้อยของน้ำและสารลดแรงตึงผิว เพื่อให้อนุภาคสิ่งสกปรกที่เป็นของแข็งสามารถระงับการกระจายตัวที่มั่นคงเพื่อป้องกันไม่ให้เกิดการสะสมบนเสื้อผ้าอีกครั้ง
(5) ปัจจัยที่ส่งผลต่อการซัก
การดูดซับทิศทางของสารลดแรงตึงผิวที่ส่วนต่อประสานและการลดลงของความตึงของพื้นผิว (ส่วนต่อประสาน) เป็นปัจจัยหลักในการกำจัดสิ่งสกปรกที่เป็นของเหลวหรือของแข็ง อย่างไรก็ตาม กระบวนการซักมีความซับซ้อน และผลการซักแม้จะใช้ผงซักฟอกประเภทเดียวกัน แต่ก็ยังได้รับอิทธิพลจากปัจจัยอื่นๆ อีกมากมาย ปัจจัยเหล่านี้ได้แก่ ความเข้มข้นของผงซักฟอก อุณหภูมิ ลักษณะความสกปรก ประเภทของเส้นใย และโครงสร้างของผ้า
1 ความเข้มข้นของสารลดแรงตึงผิว
ไมเซลล์ของสารลดแรงตึงผิวในสารละลายมีบทบาทสำคัญในกระบวนการซัก เมื่อความเข้มข้นถึงความเข้มข้นของไมเซลล์วิกฤต (CMC) ผลการซักจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ดังนั้นความเข้มข้นของผงซักฟอกในตัวทำละลายควรสูงกว่าค่า CMC เพื่อให้มีผลการซักที่ดี อย่างไรก็ตาม เมื่อความเข้มข้นของสารลดแรงตึงผิวสูงกว่าค่า CMC ผลการซักที่เพิ่มขึ้นจะไม่ชัดเจน และไม่จำเป็นต้องเพิ่มความเข้มข้นของสารลดแรงตึงผิวมากเกินไป
เมื่อกำจัดน้ำมันโดยการละลาย ผลของการละลายจะเพิ่มขึ้นตามความเข้มข้นของสารลดแรงตึงผิวที่เพิ่มขึ้น แม้ว่าความเข้มข้นจะสูงกว่า CMC ก็ตาม ในเวลานี้ ขอแนะนำให้ใช้ผงซักฟอกในลักษณะรวมศูนย์ในพื้นที่ ตัวอย่างเช่น หากมีสิ่งสกปรกจำนวนมากบนข้อมือและปกเสื้อของเสื้อผ้า สามารถใช้ผงซักฟอกหลายชั้นในระหว่างการซักเพื่อเพิ่มผลการละลายของสารลดแรงตึงผิวบนน้ำมัน
②อุณหภูมิมีอิทธิพลสำคัญมากต่อการชำระล้างการปนเปื้อน โดยทั่วไป การเพิ่มอุณหภูมิจะช่วยให้กำจัดสิ่งสกปรกได้ง่ายขึ้น แต่บางครั้งอุณหภูมิสูงเกินไปก็อาจทำให้เกิดผลเสียได้เช่นกัน
อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นเอื้อต่อการแพร่กระจายของสิ่งสกปรก จาระบีที่เป็นของแข็งจะถูกผสมอย่างง่ายดายที่อุณหภูมิสูงกว่าจุดหลอมเหลว และเส้นใยจะบวมเพิ่มขึ้นเนื่องจากอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น ซึ่งทั้งหมดนี้ช่วยอำนวยความสะดวกในการกำจัดสิ่งสกปรก อย่างไรก็ตาม สำหรับผ้าที่มีขนาดกะทัดรัด ไมโครช่องว่างระหว่างเส้นใยจะลดลงเมื่อเส้นใยขยายตัว ซึ่งเป็นอันตรายต่อการขจัดสิ่งสกปรก
การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิยังส่งผลต่อความสามารถในการละลาย ค่า CMC และขนาดไมเซลล์ของสารลดแรงตึงผิว ซึ่งส่งผลต่อผลการซัก ความสามารถในการละลายของสารลดแรงตึงผิวที่มีโซ่คาร์บอนยาวจะต่ำที่อุณหภูมิต่ำ และบางครั้งความสามารถในการละลายยังต่ำกว่าค่า CMC อีกด้วย ดังนั้นควรเพิ่มอุณหภูมิในการซักอย่างเหมาะสม ผลกระทบของอุณหภูมิต่อค่า CMC และขนาดไมเซลล์จะแตกต่างกันสำหรับสารลดแรงตึงผิวแบบไอออนิกและไม่ใช่ไอออนิก สำหรับสารลดแรงตึงผิวแบบไอออนิก การเพิ่มอุณหภูมิโดยทั่วไปจะเพิ่มค่า CMC และลดขนาดไมเซลล์ ซึ่งหมายความว่าควรเพิ่มความเข้มข้นของสารลดแรงตึงผิวในสารละลายซักล้าง สำหรับสารลดแรงตึงผิวที่ไม่ใช่ไอออนิก การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิจะทำให้ค่า CMC ลดลงและปริมาตรไมเซลล์เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ ดังนั้นจึงเป็นที่ชัดเจนว่าการเพิ่มอุณหภูมิที่เหมาะสมจะช่วยให้สารลดแรงตึงผิวที่ไม่ใช่ไอออนิกออกฤทธิ์ที่พื้นผิว . อย่างไรก็ตามอุณหภูมิไม่ควรเกินจุดเมฆ
กล่าวโดยสรุป อุณหภูมิการซักที่เหมาะสมจะขึ้นอยู่กับสูตรผงซักฟอกและวัตถุที่กำลังซัก ผงซักฟอกบางชนิดให้ผลดีกับผงซักฟอกที่อุณหภูมิห้อง ในขณะที่บางชนิดมีฤทธิ์ซักฟอกที่แตกต่างกันมากระหว่างการซักแบบเย็นและแบบร้อน
๓. โฟม
เป็นเรื่องปกติที่จะสับสนระหว่างพลังการสร้างฟองกับเอฟเฟกต์การซัก โดยเชื่อว่าผงซักฟอกที่มีพลังฟองสูงจะมีผลการซักที่ดี การวิจัยพบว่าไม่มีความสัมพันธ์โดยตรงระหว่างผลการซักกับปริมาณโฟม ตัวอย่างเช่น การซักด้วยผงซักฟอกที่มีฟองต่ำก็มีประสิทธิภาพไม่น้อยไปกว่าการซักด้วยผงซักฟอกที่มีฟองสูง
แม้ว่าโฟมจะไม่เกี่ยวข้องโดยตรงกับการล้าง แต่ก็มีบางครั้งที่ช่วยขจัดสิ่งสกปรกได้ เช่น เมื่อล้างจานด้วยมือ เมื่อขัดพรม โฟมยังสามารถขจัดฝุ่นและสิ่งสกปรกที่เป็นของแข็งอื่นๆ ออกไปได้ สิ่งสกปรกบนพรมถือเป็นสัดส่วนของฝุ่นจำนวนมาก ดังนั้น น้ำยาทำความสะอาดพรมจึงควรมีความสามารถในการเกิดฟองในระดับหนึ่ง
พลังของการเกิดฟองก็มีความสำคัญเช่นกันสำหรับแชมพู โดยที่โฟมเนื้อละเอียดที่ผลิตโดยของเหลวระหว่างสระผมหรืออาบน้ำ ทำให้ผมรู้สึกหล่อลื่นและสบายตัว
④ ความหลากหลายของเส้นใยและคุณสมบัติทางกายภาพของสิ่งทอ
นอกจากโครงสร้างทางเคมีของเส้นใยซึ่งส่งผลต่อการยึดเกาะและการขจัดสิ่งสกปรกแล้ว ลักษณะของเส้นใยและการจัดระเบียบของเส้นด้ายและผ้ายังมีอิทธิพลต่อความง่ายในการกำจัดสิ่งสกปรกอีกด้วย
เกล็ดของเส้นใยขนสัตว์และริบบิ้นแบนโค้งของเส้นใยฝ้ายมีแนวโน้มที่จะสะสมสิ่งสกปรกมากกว่าเส้นใยเรียบ ตัวอย่างเช่น คราบคาร์บอนแบล็คบนฟิล์มเซลลูโลส (ฟิล์มวิสโคส) ลอกออกได้ง่าย ในขณะที่คราบคาร์บอนแบล็คบนผ้าฝ้ายล้างออกยาก อีกตัวอย่างหนึ่งคือ ผ้าใยสั้นที่ทำจากโพลีเอสเตอร์มีแนวโน้มที่จะสะสมคราบน้ำมันมากกว่าผ้าใยยาว และคราบน้ำมันบนผ้าใยสั้นก็ขจัดออกได้ยากกว่าคราบน้ำมันบนผ้าใยยาวเช่นกัน
เส้นด้ายที่บิดแน่นและเนื้อผ้าแน่นเนื่องจากมีช่องว่างเล็ก ๆ ระหว่างเส้นใยจึงสามารถต้านทานการบุกรุกของสิ่งสกปรกได้ แต่ก็สามารถป้องกันไม่ให้น้ำยาซักผ้าแยกสิ่งสกปรกภายในออกได้ ผ้าที่แน่นเริ่มต้านทานสิ่งสกปรกได้ดี แต่เมื่อเปื้อนแล้ว การซักก็ยากกว่าเช่นกัน
⑤ ความกระด้างของน้ำ
ความเข้มข้นของ Ca2+, Mg2+ และไอออนโลหะอื่นๆ ในน้ำมีอิทธิพลอย่างมากต่อผลการชะล้าง โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อสารลดแรงตึงผิวประจุลบพบกับไอออน Ca2+ และ Mg2+ ที่สร้างเกลือแคลเซียมและแมกนีเซียม ซึ่งละลายได้น้อยกว่าและจะลดความสามารถในการชำระล้าง ในน้ำกระด้าง แม้ว่าความเข้มข้นของสารลดแรงตึงผิวจะสูง แต่สารชะล้างก็ยังแย่กว่าการกลั่นมาก เพื่อให้สารลดแรงตึงผิวมีประสิทธิภาพในการชะล้างที่ดีที่สุด ความเข้มข้นของไอออน Ca2+ ในน้ำควรลดลงเหลือ 1 x 10-6 โมล/ลิตร (CaCO3 ถึง 0.1 มก./ลิตร) หรือน้อยกว่า จำเป็นต้องเติมน้ำยาปรับผ้านุ่มหลายชนิดลงในผงซักฟอก
เวลาโพสต์: Feb-25-2022