Zgodnie z tabelą, surfaktanty odpowiednie do stosowania jako emulgatory typu olej w wodzie mają wartość HLB od 3,5 do 6, podczas gdy w przypadku emulgatorów typu woda w oleju wartość ta mieści się w przedziale od 8 do 18.

② Określenie wartości HLB (pominięto).

07 Emulgacja i solubilizacja

Emulsja to układ powstający w wyniku rozproszenia jednej niemieszającej się cieczy w innej w postaci drobnych cząstek (kropli lub ciekłych kryształów). Emulgator, będący rodzajem surfaktantu, jest niezbędny do stabilizacji tego termodynamicznie niestabilnego układu poprzez obniżenie energii międzyfazowej. Faza występująca w postaci kropli w emulsji nazywana jest fazą rozproszoną (lub fazą wewnętrzną), natomiast faza tworząca ciągłą warstwę nazywana jest ośrodkiem dyspersyjnym (lub fazą zewnętrzną).

① Emulgatory i emulsje

Powszechne emulsje często składają się z jednej fazy, czyli wody lub roztworu wodnego, a drugiej z substancji organicznej, takiej jak oleje lub woski. W zależności od stopnia dyspersji, emulsje można sklasyfikować jako typu woda w oleju (W/O), gdzie olej jest rozproszony w wodzie, lub typu olej w wodzie (O/W), gdzie woda jest rozproszona w oleju. Ponadto mogą istnieć złożone emulsje, takie jak W/O/W lub O/W/O. Emulgatory stabilizują emulsje poprzez obniżenie napięcia międzyfazowego i tworzenie membran monomolekularnych. Emulgator musi adsorbować lub akumulować się na powierzchni międzyfazowej, aby obniżyć napięcie międzyfazowe i przekazać ładunek kropelkom, generując odpychanie elektrostatyczne, lub tworzyć wokół cząstek warstwę ochronną o wysokiej lepkości. W związku z tym substancje stosowane jako emulgatory muszą posiadać grupy amfifilowe, które mogą zapewnić surfaktanty.

② Metody przygotowywania emulsji i czynniki wpływające na stabilność

Istnieją dwie główne metody przygotowywania emulsji: metody mechaniczne rozpraszają ciecze na drobne cząsteczki w innej cieczy, podczas gdy druga metoda polega na rozpuszczaniu cieczy w formie molekularnej w innej cieczy i powodowaniu ich odpowiedniej agregacji. Stabilność emulsji odnosi się do jej zdolności do przeciwdziałania agregacji cząstek, która prowadzi do rozdziału faz. Emulsje są układami termodynamicznie niestabilnymi o wyższej energii swobodnej, a zatem ich stabilność odzwierciedla czas potrzebny do osiągnięcia równowagi, tj. czas potrzebny na oddzielenie cieczy od emulsji. Obecność alkoholi tłuszczowych, kwasów tłuszczowych i amin tłuszczowych w warstwie międzyfazowej znacznie zwiększa wytrzymałość membrany, ponieważ polarne cząsteczki organiczne tworzą kompleksy w warstwie zaadsorbowanej, wzmacniając membranę międzyfazową.

Emulgatory składające się z dwóch lub więcej surfaktantów nazywane są emulgatorami mieszanymi. Emulgatory mieszane adsorbują się na granicy faz woda-olej, a oddziaływania molekularne mogą tworzyć kompleksy, które znacząco obniżają napięcie międzyfazowe, zwiększając ilość adsorbatu i tworząc gęstsze, mocniejsze błony międzyfazowe.

Naładowane elektrycznie krople znacząco wpływają na stabilność emulsji. W stabilnych emulsjach krople zazwyczaj niosą ładunek elektryczny. W przypadku stosowania emulgatorów jonowych, hydrofobowy koniec surfaktantów jonowych jest włączany do fazy olejowej, podczas gdy hydrofilowy koniec pozostaje w fazie wodnej, nadając ładunek kroplom. Ładunki elektrostatyczne między kroplami powodują odpychanie i zapobiegają koalescencji, co zwiększa stabilność. Zatem im większe stężenie jonów emulgatora zaadsorbowanych na kroplach, tym większy jest ich ładunek i tym wyższa jest stabilność emulsji.

Lepkość ośrodka dyspersyjnego wpływa również na stabilność emulsji. Generalnie, ośrodki o wyższej lepkości poprawiają stabilność, ponieważ silniej hamują ruchy Browna kropelek, zmniejszając prawdopodobieństwo zderzeń. Substancje o dużej masie cząsteczkowej rozpuszczające się w emulsji mogą zwiększyć lepkość i stabilność ośrodka. Ponadto, substancje o dużej masie cząsteczkowej mogą tworzyć wytrzymałe membrany międzyfazowe, dodatkowo stabilizując emulsję. W niektórych przypadkach dodanie stałych proszków może w podobny sposób stabilizować emulsje. Jeśli cząstki stałe są całkowicie zwilżone wodą i można je zwilżyć olejem, zostaną zatrzymane na granicy faz woda-olej. Stałe proszki stabilizują emulsję poprzez wzmocnienie filmu, ponieważ skupiają się na granicy faz, podobnie jak zaadsorbowane surfaktanty.

Surfaktanty mogą znacząco zwiększyć rozpuszczalność związków organicznych, które są nierozpuszczalne lub słabo rozpuszczalne w wodzie po utworzeniu miceli w roztworze. W tym momencie roztwór staje się klarowny, a tę zdolność określa się mianem solubilizacji. Surfaktanty, które mogą wspomagać solubilizację, nazywane są solubilizatorami, natomiast związki organiczne, które ulegają solubilizacji, nazywane są solubilatami.

08 Piana

Piana odgrywa kluczową rolę w procesach mycia. Piana odnosi się do dyspersyjnego układu gazu rozproszonego w cieczy lub ciele stałym, gdzie gaz stanowi fazę rozproszoną, a ciecz lub ciało stałe – medium dyspersyjne. Piana ciekła lub stała, taka jak tworzywa piankowe, szkło piankowe i pianobeton, to substancje, które mogą być stosowane w różnych formach.

(1) Tworzenie się piany

Termin „piana” odnosi się do zbioru pęcherzyków powietrza oddzielonych cienkimi warstwami cieczy. Ze względu na znaczną różnicę gęstości między gazem (fazą rozproszoną) a cieczą (ośrodkiem dyspersyjnym) oraz niską lepkość cieczy, pęcherzyki gazu szybko unoszą się ku powierzchni. Powstawanie piany polega na wprowadzeniu dużej ilości gazu do cieczy; pęcherzyki następnie szybko powracają na powierzchnię, tworząc agregat pęcherzyków powietrza oddzielonych minimalną warstwą cieczy. Piana ma dwie charakterystyczne cechy morfologiczne: po pierwsze, pęcherzyki gazu często przyjmują kształt wielościenny, ponieważ cienka warstwa cieczy na styku pęcherzyków ma tendencję do stawania się cieńszą, co ostatecznie prowadzi do pęknięcia pęcherzyków. Po drugie, czyste ciecze nie mogą tworzyć stabilnej piany; aby powstała piana, muszą być obecne co najmniej dwa składniki. Roztwór surfaktantu to typowy układ pianotwórczy, którego zdolność do pienienia jest powiązana z jego innymi właściwościami. Surfaktanty o dobrych właściwościach pieniących nazywane są środkami spieniającymi. Chociaż środki spieniające wykazują dobre właściwości pieniące, wytwarzana przez nie piana może nie utrzymywać się długo, co oznacza, że ​​ich stabilność nie jest gwarantowana. Aby poprawić stabilność piany, można dodać substancje zwiększające stabilność – są to tak zwane stabilizatory. Do najczęściej stosowanych stabilizatorów należą laurylodietanoloamina i tlenki dodecylodimetyloaminy.

(2) Stabilność piany

Piana jest układem termodynamicznie niestabilnym; jej naturalny rozwój prowadzi do pęknięcia, zmniejszając tym samym całkowitą powierzchnię cieczy i zmniejszając energię swobodną. Proces odpieniania polega na stopniowym rozrzedzaniu filmu cieczy, oddzielając gaz, aż do pęknięcia. Stopień stabilności piany zależy przede wszystkim od szybkości odpływu cieczy i wytrzymałości filmu cieczy. Czynniki wpływające obejmują:

① Napięcie powierzchniowe: Z punktu widzenia energetycznego, niższe napięcie powierzchniowe sprzyja tworzeniu się piany, ale nie gwarantuje jej stabilności. Niskie napięcie powierzchniowe oznacza mniejszą różnicę ciśnień, co prowadzi do wolniejszego drenażu cieczy i zagęszczania filmu ciekłego, co sprzyja stabilności.

② Lepkość powierzchniowa: Kluczowym czynnikiem wpływającym na stabilność piany jest wytrzymałość filmu ciekłego, determinowana przede wszystkim przez wytrzymałość filmu adsorpcyjnego na powierzchni, mierzoną lepkością powierzchniową. Wyniki eksperymentów wskazują, że roztwory o wysokiej lepkości powierzchniowej wytwarzają trwalszą pianę dzięki wzmocnionym interakcjom molekularnym w zaadsorbowanym filmie, które znacząco zwiększają wytrzymałość membrany.

③ Lepkość roztworu: Większa lepkość samej cieczy spowalnia jej odpływ z membrany, co wydłuża żywotność filmu cieczy przed pęknięciem i zwiększa stabilność piany.

④ Działanie „naprawiające” napięcie powierzchniowe: Surfaktanty zaadsorbowane na membranie mogą przeciwdziałać rozszerzaniu się lub kurczeniu powierzchni filmu; nazywa się to działaniem naprawczym. Kiedy surfaktanty adsorbują się na filmie cieczy i rozszerzają jego powierzchnię, zmniejsza to stężenie surfaktantu na powierzchni i zwiększa napięcie powierzchniowe; z kolei kurczenie prowadzi do wzrostu stężenia surfaktantu na powierzchni, co w konsekwencji obniża napięcie powierzchniowe.

⑤ Dyfuzja gazu przez film ciekły: Ze względu na ciśnienie kapilarne, mniejsze pęcherzyki mają zazwyczaj wyższe ciśnienie wewnętrzne w porównaniu z większymi, co prowadzi do dyfuzji gazu z małych pęcherzyków do większych, powodując kurczenie się małych pęcherzyków i wzrost większych, co ostatecznie prowadzi do zapadnięcia się piany. Równomierne stosowanie surfaktantów tworzy równomierne, drobno rozproszone pęcherzyki i zapobiega odpienianiu. Z uwagi na ścisłe ułożenie surfaktantów w filmie ciekłym, dyfuzja gazu jest utrudniona, co zwiększa stabilność piany.

⑥ Wpływ ładunku powierzchniowego: Jeśli ciekła warstwa piany ma taki sam ładunek, obie powierzchnie będą się odpychać, zapobiegając jej rozrzedzeniu lub pękaniu. Surfaktanty jonowe mogą zapewnić ten efekt stabilizujący. Podsumowując, wytrzymałość warstwy cieczy jest kluczowym czynnikiem decydującym o stabilności piany. Surfaktanty działające jako środki spieniające i stabilizatory muszą tworzyć ściśle upakowane cząsteczki absorbowane przez powierzchnię, ponieważ znacząco wpływa to na interakcje międzycząsteczkowe, zwiększając wytrzymałość samej warstwy powierzchniowej i zapobiegając w ten sposób odpływaniu cieczy z sąsiedniej warstwy, co zwiększa stabilność piany.

(3) Zniszczenie piany

Podstawowa zasada dezaktywacji piany polega na zmianie warunków wytwarzania piany lub eliminacji czynników stabilizujących pianę, co prowadzi do fizycznych i chemicznych metod odpieniania. Fizyczne odpienianie utrzymuje skład chemiczny roztworu pieniącego, zmieniając jednocześnie warunki, takie jak zakłócenia zewnętrzne, zmiany temperatury lub ciśnienia, a także obróbka ultradźwiękowa – wszystkie skuteczne metody usuwania piany. Chemiczne odpienianie polega na dodaniu pewnych substancji, które oddziałują z czynnikami spieniającymi, aby zmniejszyć wytrzymałość filmu ciekłego w pianie, zmniejszając stabilność piany i zapewniając odpienianie. Takie substancje nazywane są odpieniaczami, z których większość to surfaktanty. Odpieniacze zazwyczaj posiadają znaczną zdolność obniżania napięcia powierzchniowego i mogą łatwo adsorbować się na powierzchniach, przy słabszej interakcji między cząsteczkami składników, tworząc w ten sposób luźno uporządkowaną strukturę molekularną. Rodzaje odpieniaczy są zróżnicowane, ale zazwyczaj są to surfaktanty niejonowe, a doskonałymi odpieniaczami powszechnie stosuje się rozgałęzione alkohole, kwasy tłuszczowe, estry kwasów tłuszczowych, poliamidy, fosforany i oleje silikonowe.

(4) Piana i czyszczenie

Ilość piany nie koreluje bezpośrednio ze skutecznością czyszczenia; więcej piany nie oznacza lepszego czyszczenia. Na przykład, niejonowe środki powierzchniowo czynne mogą wytwarzać mniej piany niż mydło, ale mogą mieć lepsze właściwości czyszczące. Jednak w pewnych warunkach piana może wspomagać usuwanie brudu; na przykład piana z mycia naczyń pomaga w usuwaniu tłuszczu, podczas gdy czyszczenie dywanów pozwala pianie usuwać brud i zanieczyszczenia stałe. Ponadto piana może sygnalizować skuteczność detergentu; nadmiar tłuszczu często hamuje tworzenie się pęcherzyków powietrza, powodując brak piany lub jej zanikanie, co wskazuje na niską skuteczność detergentu. Ponadto piana może służyć jako wskaźnik czystości po płukaniu, ponieważ poziom piany w wodzie do płukania często spada wraz ze spadkiem stężenia detergentu.

09 Proces mycia

Mówiąc najogólniej, mycie to proces usuwania niepożądanych elementów z czyszczonego obiektu w celu osiągnięcia określonego celu. Potocznie, mycie oznacza usuwanie brudu z powierzchni nośnika. Podczas mycia pewne substancje chemiczne (takie jak detergenty) działają w celu osłabienia lub wyeliminowania interakcji między brudem a nośnikiem, przekształcając wiązanie między brudem a nośnikiem w wiązanie między brudem a detergentem, umożliwiając ich rozdzielenie. Biorąc pod uwagę, że obiekty do czyszczenia i rodzaj brudu, który należy usunąć, mogą być bardzo zróżnicowane, mycie jest skomplikowanym procesem, który można uprościć do następującej zależności:

Nośnik • Brud + Detergent = Nośnik + Brud • Detergent. Proces prania można zasadniczo podzielić na dwa etapy:

1. Pod wpływem detergentu brud oddziela się od nośnika;

2. Oddzielony brud jest rozpraszany i zawieszany w medium. Proces mycia jest odwracalny, co oznacza, że ​​rozproszony lub zawieszony brud może potencjalnie osiadać ponownie na czyszczonym przedmiocie. Dlatego skuteczne detergenty muszą nie tylko oddzielać brud od nośnika, ale także rozpraszać i zawieszać brud, zapobiegając jego ponownemu osadzaniu się.

(1) Rodzaje brudu

Nawet pojedynczy przedmiot może gromadzić różne rodzaje, skład i ilość brudu, w zależności od kontekstu użytkowania. Brud tłusty składa się głównie z różnych olejów zwierzęcych i roślinnych oraz olejów mineralnych (takich jak ropa naftowa, olej opałowy, smoła węglowa itp.); brud stały obejmuje cząstki stałe, takie jak sadza, kurz, rdza i sadza. Jeśli chodzi o brud odzieżowy, może on pochodzić z wydzielin ludzkich, takich jak pot, sebum i krew; plamy związane z jedzeniem, takie jak plamy z owoców lub oleju i przypraw; pozostałości kosmetyków, takich jak szminka i lakier do paznokci; zanieczyszczenia atmosferyczne, takie jak dym, kurz i gleba; oraz dodatkowe plamy, takie jak atrament, herbata i farba. Ten rodzaj brudu można ogólnie podzielić na stały, ciekły i specjalny.

① Stałe zabrudzenia: Typowe przykłady obejmują cząsteczki sadzy, błota i kurzu, z których większość ma ładunki – często ujemne – które łatwo przylegają do materiałów włóknistych. Stałe zabrudzenia są zazwyczaj mniej rozpuszczalne w wodzie, ale mogą być rozpraszane i zawieszane w detergentach. Cząsteczki mniejsze niż 0,1 μm mogą być szczególnie trudne do usunięcia.

② Zanieczyszczenia płynne: Należą do nich substancje oleiste rozpuszczalne w oleju, w tym oleje zwierzęce, kwasy tłuszczowe, alkohole tłuszczowe, oleje mineralne i ich tlenki. Podczas gdy oleje zwierzęce i roślinne oraz kwasy tłuszczowe mogą reagować z zasadami, tworząc mydła, alkohole tłuszczowe i oleje mineralne nie ulegają zmydlaniu, lecz mogą być rozpuszczane przez alkohole, etery i węglowodory organiczne, a także emulgowane i dyspergowane przez roztwory detergentów. Zanieczyszczenia płynne zazwyczaj mocno przylegają do materiałów włóknistych dzięki silnym interakcjom.

③ Brud specjalny: Ta kategoria obejmuje białka, skrobię, krew i wydzieliny ludzkie, takie jak pot i mocz, a także soki owocowe i herbaciane. Materiały te często silnie wiążą się z włóknami poprzez interakcje chemiczne, co utrudnia ich wypłukanie. Różne rodzaje brudu rzadko występują niezależnie, raczej mieszają się ze sobą i przylegają do powierzchni. Często pod wpływem czynników zewnętrznych brud może utleniać się, rozkładać lub gnić, tworząc nowe rodzaje brudu.

(2) Przyczepność brudu

Brud przylega do materiałów takich jak ubrania i skóra w wyniku pewnych interakcji między przedmiotem a brudem. Siła przylegania między brudem a przedmiotem może wynikać z adhezji fizycznej lub chemicznej.

① Adhezja fizyczna: Adhezja zanieczyszczeń, takich jak sadza, kurz i błoto, w dużej mierze opiera się na słabych oddziaływaniach fizycznych. Zazwyczaj tego typu zanieczyszczenia można stosunkowo łatwo usunąć ze względu na ich słabszą przyczepność, która wynika głównie z sił mechanicznych lub elektrostatycznych.

A: Przyczepność mechaniczna**: Dotyczy to zazwyczaj stałych zanieczyszczeń, takich jak kurz lub piasek, które przylegają mechanicznie i są stosunkowo łatwe do usunięcia, chociaż mniejsze cząsteczki o wielkości poniżej 0,1 μm są dość trudne do usunięcia.

B: Adhezja elektrostatyczna**: Polega ona na oddziaływaniu naładowanych cząstek brudu z materiałami o przeciwnym ładunku; zazwyczaj materiały włókniste posiadają ładunki ujemne, co pozwala im przyciągać dodatnio naładowane substancje adhezyjne, takie jak niektóre sole. Niektóre ujemnie naładowane cząstki mogą nadal gromadzić się na tych włóknach poprzez mostki jonowe utworzone przez jony dodatnie w roztworze.

② Adhezja chemiczna: Odnosi się do przylegania brudu do obiektu poprzez wiązania chemiczne. Na przykład, polarny brud stały lub materiały takie jak rdza mają tendencję do silnego przylegania dzięki wiązaniom chemicznym utworzonym z grupami funkcyjnymi, takimi jak grupy karboksylowe, hydroksylowe lub aminowe, obecnymi w materiałach włóknistych. Wiązania te tworzą silniejsze interakcje, utrudniając usunięcie takiego brudu; do skutecznego czyszczenia mogą być konieczne specjalne zabiegi. Stopień przylegania brudu zależy zarówno od właściwości samego brudu, jak i powierzchni, do której przylega.

(3) Mechanizmy usuwania brudu

Celem prania jest usunięcie brudu. Polega ono na wykorzystaniu różnorodnych fizycznych i chemicznych właściwości detergentów w celu osłabienia lub wyeliminowania przylegania brudu do mytych przedmiotów, wspomaganych siłami mechanicznymi (takimi jak szorowanie ręczne, ruchy pralki lub działanie wody), co ostatecznie prowadzi do oddzielenia brudu.

① Mechanizm usuwania brudu płynnego

A: Wilgotność: Większość płynnych zabrudzeń ma charakter oleisty i ma tendencję do zwilżania różnych włóknistych przedmiotów, tworząc na ich powierzchni oleistą warstwę. Pierwszym etapem prania jest działanie detergentu, które powoduje zwilżenie powierzchni.
B: Mechanizm zwijania do usuwania oleju: Drugi etap usuwania płynnego brudu odbywa się poprzez proces zwijania. Płynny brud, który rozprzestrzenia się na powierzchni w postaci filmu, stopniowo zwija się w kropelki dzięki preferencyjnemu zwilżaniu powierzchni włóknistej przez płyn myjący, a ostatecznie zostaje zastąpiony przez płyn myjący.

② Mechanizm usuwania stałych zanieczyszczeń

W przeciwieństwie do brudu płynnego, usuwanie brudu stałego opiera się na zdolności płynu myjącego do zwilżania zarówno cząstek brudu, jak i powierzchni materiału nośnego. Adsorpcja surfaktantów na powierzchni brudu stałego i nośnika zmniejsza siły ich oddziaływania, obniżając tym samym siłę adhezji cząstek brudu, ułatwiając ich usuwanie. Ponadto surfaktanty, zwłaszcza jonowe, mogą zwiększać potencjał elektryczny brudu stałego i materiału powierzchniowego, ułatwiając dalsze usuwanie.

Surfaktanty niejonowe mają tendencję do adsorpcji na powierzchniach stałych o ogólnym ładunku elektrycznym i mogą tworzyć znaczną warstwę adsorbowaną, co prowadzi do ograniczenia ponownego osiadania brudu. Surfaktanty kationowe mogą jednak zmniejszać potencjał elektryczny brudu i powierzchni nośnika, co prowadzi do zmniejszenia odpychania i utrudnia usuwanie brudu.

③ Usuwanie specjalnego brudu

Typowe detergenty mogą mieć problemy z uporczywymi plamami z białek, skrobi, krwi i wydzielin ustrojowych. Enzymy, takie jak proteaza, skutecznie usuwają plamy białkowe, rozkładając białka na rozpuszczalne aminokwasy lub peptydy. Podobnie, skrobia może być rozkładana na cukry przez amylazę. Lipazy mogą pomóc w rozkładzie zanieczyszczeń triacyloglicerolowych, które często trudno usunąć konwencjonalnymi metodami. Plamy z soków owocowych, herbaty lub atramentu czasami wymagają środków utleniających lub redukujących, które reagują z grupami generującymi kolor, aby rozłożyć je na bardziej rozpuszczalne w wodzie fragmenty.

(4) Mechanizm czyszczenia chemicznego

Powyższe punkty dotyczą głównie prania w wodzie. Jednak ze względu na różnorodność tkanin, niektóre materiały mogą nie reagować dobrze na pranie w wodzie, co prowadzi do deformacji, blaknięcia kolorów itp. Wiele włókien naturalnych rozszerza się w stanie mokrym i łatwo kurczy, co prowadzi do niepożądanych zmian strukturalnych. Dlatego w przypadku tych tekstyliów często preferowane jest czyszczenie chemiczne, zazwyczaj z użyciem rozpuszczalników organicznych.

Czyszczenie chemiczne jest łagodniejsze w porównaniu z praniem na mokro, ponieważ minimalizuje działania mechaniczne, które mogłyby uszkodzić ubrania. Aby skutecznie usuwać zabrudzenia podczas czyszczenia chemicznego, dzieli się je na trzy główne rodzaje:

① Brud rozpuszczalny w oleju: Obejmuje on oleje i tłuszcze, które łatwo rozpuszczają się w rozpuszczalnikach stosowanych w czyszczeniu na sucho.

② Brud rozpuszczalny w wodzie: Ten rodzaj brudu może rozpuścić się w wodzie, ale nie w rozpuszczalnikach stosowanych do czyszczenia na sucho. Składa się z soli nieorganicznych, skrobi i białek, które mogą krystalizować po odparowaniu wody.

③ Brud, który nie rozpuszcza się w oleju ani w wodzie: Obejmuje to substancje takie jak sadza i krzemiany metali, które nie rozpuszczają się w żadnym z tych środowisk.

Każdy rodzaj zabrudzenia wymaga innych strategii skutecznego usuwania podczas czyszczenia na sucho. Zabrudzenia rozpuszczalne w oleju są metodologicznie usuwane za pomocą rozpuszczalników organicznych ze względu na ich doskonałą rozpuszczalność w rozpuszczalnikach niepolarnych. W przypadku plam rozpuszczalnych w wodzie, środek do czyszczenia na sucho musi zawierać odpowiednią ilość wody, ponieważ jest ona kluczowa dla skutecznego usuwania brudu. Niestety, ponieważ woda ma minimalną rozpuszczalność w środkach do czyszczenia na sucho, często dodaje się środki powierzchniowo czynne, aby ułatwić wchłanianie wody.

Surfaktanty zwiększają zdolność środka czyszczącego do wiązania wody i wspomagają rozpuszczanie zanieczyszczeń rozpuszczalnych w wodzie w micelach. Dodatkowo, surfaktanty mogą zapobiegać tworzeniu się nowych osadów po praniu, zwiększając skuteczność czyszczenia. Niewielki dodatek wody jest niezbędny do usunięcia tych zanieczyszczeń, ale nadmierna ilość może prowadzić do zniekształcenia tkanin, dlatego konieczne jest zachowanie zrównoważonej zawartości wody w roztworach do czyszczenia na sucho.

(5) Czynniki wpływające na działanie prania

Adsorpcja surfaktantów na powierzchniach międzyfazowych i wynikająca z tego redukcja napięcia międzyfazowego ma kluczowe znaczenie dla usuwania zanieczyszczeń płynnych lub stałych. Jednak proces prania jest z natury złożony i zależy od wielu czynników, nawet w przypadku podobnych rodzajów detergentów. Należą do nich stężenie detergentu, temperatura, właściwości brudu, rodzaje włókien i struktura tkaniny.

① Stężenie surfaktantów: Micele tworzone przez surfaktanty odgrywają kluczową rolę w praniu. Efektywność prania drastycznie wzrasta, gdy stężenie przekracza krytyczne stężenie miceli (CMC), dlatego dla skutecznego prania należy stosować detergenty o stężeniach wyższych niż CMC. Jednak stężenia detergentów powyżej CMC dają mniejsze efekty, co sprawia, że ​​nadmierne stężenie jest zbędne.

② Wpływ temperatury: Temperatura ma ogromny wpływ na skuteczność czyszczenia. Generalnie wyższe temperatury ułatwiają usuwanie brudu; jednak nadmierne ciepło może mieć negatywny wpływ. Podwyższenie temperatury sprzyja rozpraszaniu brudu i może również powodować łatwiejszą emulsję tłustych zabrudzeń. Jednak w przypadku ciasno tkanych tkanin, podwyższona temperatura powodująca pęcznienie włókien może nieumyślnie zmniejszyć skuteczność usuwania.

Wahania temperatury wpływają również na rozpuszczalność surfaktantów, CMC i liczbę miceli, wpływając tym samym na skuteczność czyszczenia. W przypadku wielu surfaktantów o długim łańcuchu, niższe temperatury zmniejszają rozpuszczalność, czasami poniżej ich własnej CMC; dlatego odpowiednie podgrzanie może być konieczne dla optymalnego działania. Wpływ temperatury na CMC i micele różni się w przypadku surfaktantów jonowych i niejonowych: wzrost temperatury zazwyczaj podnosi CMC surfaktantów jonowych, co wymaga dostosowania stężenia.

③ Piana: Istnieje powszechne błędne przekonanie, że zdolność pienienia się jest powiązana ze skutecznością mycia – więcej piany nie oznacza lepszego mycia. Dowody empiryczne sugerują, że detergenty niskopieniące mogą być równie skuteczne. Piana może jednak wspomagać usuwanie brudu w niektórych zastosowaniach, takich jak zmywanie naczyń, gdzie pomaga wypierać tłuszcz, lub czyszczenie dywanów, gdzie unosi brud. Ponadto obecność piany może wskazywać na skuteczność działania detergentów; nadmiar tłuszczu może hamować tworzenie się piany, a zmniejszająca się piana oznacza zmniejszone stężenie detergentu.

④ Rodzaj włókna i właściwości tekstylne: Oprócz struktury chemicznej, wygląd i struktura włókien wpływają na przyczepność i trudność usuwania brudu. Włókna o szorstkiej lub płaskiej strukturze, takie jak wełna czy bawełna, mają tendencję do łatwiejszego zatrzymywania brudu niż włókna gładkie. Gęsto tkane tkaniny mogą początkowo opierać się gromadzeniu brudu, ale mogą utrudniać skuteczne pranie ze względu na ograniczony dostęp do zabrudzeń.

⑤ Twardość wody: Stężenia jonów Ca²⁺, Mg²⁺ i innych metali znacząco wpływają na rezultaty prania, szczególnie w przypadku anionowych środków powierzchniowo czynnych, które mogą tworzyć nierozpuszczalne sole, zmniejszające skuteczność czyszczenia. W twardej wodzie, nawet przy odpowiednim stężeniu surfaktantów, skuteczność czyszczenia jest niższa niż w przypadku wody destylowanej. Aby zapewnić optymalną skuteczność surfaktantów, stężenie Ca²⁺ musi zostać zminimalizowane do wartości poniżej 1×10⁻⁶ mol/l (CaCO₃ poniżej 0,1 mg/l), co często wymaga dodania środków zmiękczających wodę do składu detergentów.