nyheter

Våre hovedprodukter: Aminosilikon, blokksilikon, hydrofil silikon, alle deres silikonemulsjoner, fuktforbedrer, gnidningsfasthetsforbedrer, vannavstøtende (fluorfri, karbon 6, karbon 8), demineraliseringsvaskekjemikalier (ABS, enzym, spandexbeskytter, manganfjerner). For mer informasjon, kontakt: Mandy +86 19856618619 (Whatsapp).

De 9 viktigste forholdene mellom overflateaktive stoffer og fargefabrikker

01 Overflatespenning

Kraften som virker for å trekke sammen overflaten av en væske per lengdeenhet kalles overflatespenning, målt i N·m⁻¹.

02 Overflateaktivitet og overflateaktive stoffer

Egenskapen som reduserer overflatespenningen til et løsningsmiddel kalles overflateaktivitet, og stoffer som har denne egenskapen kalles overflateaktive stoffer. Overflateaktive stoffer er overflateaktive stoffer som kan danne aggregater i vandige løsninger, som miceller, og som viser høy overflateaktivitet sammen med funksjoner som fukting, emulgering, skumming og vasking.

03 Molekylstrukturkarakteristikker til overflateaktive stoffer

Surfaktanter er organiske forbindelser med spesielle strukturer og egenskaper; de kan endre grenseflatespenningen mellom to faser eller overflatespenningen til væsker (vanligvis vann) betydelig, og viser egenskaper som fukting, skumming, emulgering og vasking. Strukturelt sett har overflateaktive stoffer en felles egenskap ved å inneholde to forskjellige typer grupper i molekylene sine: den ene enden har en langkjedet ikke-polar gruppe som er løselig i olje, men uløselig i vann, kjent som den hydrofobe gruppen. Denne hydrofobe gruppen er vanligvis et langkjedet hydrokarbon, selv om den noen ganger kan bestå av organiske fluorider, organiske silikoner, organiske fosfiner eller organotinnkjeder. Den andre enden har en vannløselig gruppe, kjent som den hydrofile gruppen. Den hydrofile gruppen må ha tilstrekkelig hydrofilisitet til å sikre at hele det overflateaktive stoffet kan løses opp i vann og ha nødvendig løselighet. Fordi overflateaktive stoffer inneholder både hydrofile og hydrofobe grupper, kan de løses opp i minst én fase av det flytende mediet. Denne doble affinitetsnaturen til overflateaktive stoffer kalles amfifilisitet.

04 Typer overflateaktive stoffer

Surfaktanter er amfifile molekyler med både hydrofobe og hydrofile grupper. Den hydrofobe gruppen består vanligvis av langkjedede hydrokarboner, som rettkjedede alkaner (C8–C20), forgrenede alkaner (C8–C20) eller alkylbenzener (alkylkarbonatomnummer 8–16). Forskjellene i hydrofobe grupper oppstår hovedsakelig fra strukturelle variasjoner i karbonkjedene. Imidlertid er mangfoldet av hydrofile grupper mye større, og derfor er egenskapene til overflateaktive stoffer ikke bare knyttet til størrelsen og formen på den hydrofobe gruppen, men også i stor grad til den hydrofile gruppen. Surfaktanter kan klassifiseres basert på strukturen til den hydrofile gruppen, primært etter om den er ionisk, og deles inn i anioniske, kationiske, ikke-ioniske, zwitterioniske og andre spesielle typer overflateaktive stoffer.

05 Egenskaper til overflateaktive løsninger

①Adsorpsjon ved grensesnittet

Surfaktantmolekyler inneholder både hydrofile og hydrofobe grupper. Vann, som er en sterk polar væske, følger prinsippet om at "lignende polaritet tiltrekker hverandre; forskjellige polariteter frastøter hverandre når overflateaktive stoffer løses opp i den." Den hydrofile gruppen samhandler med vann, noe som gjør det løselig, mens den hydrofobe gruppen frastøter vann og forlater vannfasen, noe som resulterer i at de overflateaktive molekylene (eller ionene) adsorberer ved grenseflatelaget, og dermed reduserer grenseflatespenningen mellom de to fasene. Jo flere overflateaktive molekyler (eller ioner) som adsorberer ved grenseflatelaget, desto større er reduksjonen i grenseflatespenningen.

② Egenskaper til adsorberte filmer

Overflatetrykk på adsorbert film: Surfaktanter danner adsorberte filmer ved gass-væske-grensesnittet. For eksempel vil det å plassere en friksjonsfri glidende flottør ved grenseflaten til en væske skape trykk mot flottøren når filmen skyves langs væskeoverflaten. Dette trykket kalles overflatetrykk.

Overflateviskositet: I likhet med overflatetrykk er overflateviskositet en egenskap som vises av uløselige molekylære filmer. Ved å henge en platinering på en fin metalltråd slik at den berører vannoverflaten i en tank, demonstrerer rotasjonen av platineringen motstand på grunn av vannets viskositet. Den observerte nedgangen i amplitude kan måle overflateviskositet; forskjellen i nedbrytningshastigheter mellom rent vann og det som inneholder overflatefilm gir viskositeten til overflatefilmen. Overflateviskositet er nært knyttet til filmens fasthet; siden de adsorberte filmene har overflatetrykk og viskositet, inneholder de nødvendigvis elastisitet. Jo større overflatetrykk og viskositet til den adsorberte filmen er, desto større er dens elastisitetsmodul.

③ Micelledannelse

Oppførselen til overflateaktive stoffer i fortynnede løsninger følger normene for ideelle løsninger. Mengden overflateaktivt middel som adsorberes på løsningsoverflaten øker når løsningskonsentrasjonen stiger inntil en viss konsentrasjon er nådd, hvoretter adsorpsjonen ikke øker ytterligere. Overskuddet av overflateaktive molekyler på dette punktet er tilfeldig spredt eller eksisterer på en mønstret måte. Både praktiske og teoretiske bevis indikerer at de danner aggregater i løsningen, kalt miceller. Minimumskonsentrasjonen der overflateaktive stoffer begynner å danne miceller kalles den kritiske micellekonsentrasjonen (CMC).

06 Hydrofil-lipofil balanseverdi (HLB)

HLB, forkortelse for Hydrophile-Lipophile Balance, indikerer balansen mellom hydrofile og lipofile grupper i overflateaktive stoffer. En høyere HLB-verdi antyder sterk hydrofilisitet og svak lipofilisitet, mens det motsatte gjelder for lave HLB-verdier.

① Spesifikasjon av HLB-verdier**:HLB-verdien er relativ; derfor settes standarden for et ikke-hydrofilt stoff, som parafin, til HLB = 0 for å fastsette HLB-verdier, mens natriumdodecylsulfat med sterk vannløselighet tildeles HLB = 40. Derfor ligger HLB-verdier for overflateaktive stoffer vanligvis mellom 1 og 40. Overflateaktive stoffer med en HLB-verdi mindre enn 10 er lipofile, og de som er større enn 10 er hydrofile. Derfor er vendepunktet mellom lipofilisitet og hydrofilisitet rundt 10. De potensielle bruksområdene for overflateaktive stoffer kan grovt sett utledes fra deres HLB-verdier.

HLB

Bruksområder

HLB

Bruksområder

1,5~3

W/O-type skumdempende midler

8~18

O/W-type emulgatorer

3,5~6

W/O-type emulgatorer

13~15

Vaskemidler

7~9

Fuktemidler

15~18

Løselighetsmidler

I følge tabellen har overflateaktive stoffer som er egnet for bruk som olje-i-vann-emulgatorer en HLB-verdi på 3,5 til 6, mens de for vann-i-olje-emulgatorer ligger mellom 8 og 18.

② Bestemmelse av HLB-verdier (utelatt).

07 Emulgering og oppløselighet

En emulsjon er et system som dannes når en ikke-blandbar væske dispergeres i en annen i form av fine partikler (dråper eller flytende krystaller). Emulgatoren, som er en type overflateaktivt middel, er essensiell for å stabilisere dette termodynamisk ustabile systemet ved å redusere grenseflateenergien. Fasen som finnes i dråpeform i emulsjonen kalles den dispergerte fasen (eller den indre fasen), mens fasen som danner et kontinuerlig lag kalles dispersjonsmediet (eller den ytre fasen).

① Emulgatorer og emulsjoner

Vanlige emulsjoner består ofte av én fase som vann eller vandig løsning, og den andre som et organisk stoff, for eksempel oljer eller voks. Avhengig av dispersjonen kan emulsjoner klassifiseres som vann-i-olje (W/O) der olje er dispergert i vann, eller olje-i-vann (O/W) der vann er dispergert i olje. Dessuten kan komplekse emulsjoner som W/O/W eller O/W/O eksistere. Emulgatorer stabiliserer emulsjoner ved å senke grenseflatespenningen og danne monomolekylære membraner. En emulgator må adsorbere eller akkumulere ved grenseflaten for å senke grenseflatespenningen og gi ladninger til dråpene, generere elektrostatisk frastøtning, eller danne en høyviskos beskyttelsesfilm rundt partikler. Følgelig må stoffer som brukes som emulgatorer ha amfifile grupper, som overflateaktive stoffer kan gi.

② Metoder for emulsjonspreparering og faktorer som påvirker stabiliteten

Det finnes to hovedmetoder for å fremstille emulsjoner: mekaniske metoder dispergerer væsker i ørsmå partikler i en annen væske, mens den andre metoden innebærer å løse opp væsker i molekylær form i en annen og få dem til å aggregere på riktig måte. Stabiliteten til en emulsjon refererer til dens evne til å motstå partiklagregering som fører til faseseparasjon. Emulsjoner er termodynamisk ustabile systemer med høyere fri energi, og dermed gjenspeiler stabiliteten deres tiden som trengs for å nå likevekt, dvs. tiden det tar for en væske å separere seg fra emulsjonen. Når fettalkoholer, fettsyrer og fettaminer er tilstede i grenseflatefilmen, øker membranens styrke betydelig fordi polare organiske molekyler danner komplekser i det adsorberte laget, noe som forsterker grenseflatemembranen.

Emulgatorer som består av to eller flere overflateaktive stoffer kalles blandede emulgatorer. Blandede emulgatorer adsorberer ved vann-olje-grensesnittet, og molekylære interaksjoner kan danne komplekser som reduserer grenseflatespenningen betydelig, øker mengden adsorbat og danner tettere, sterkere grenseflatemembraner.

Elektrisk ladede dråper påvirker stabiliteten til emulsjoner betydelig. I stabile emulsjoner bærer dråper vanligvis en elektrisk ladning. Når ioniske emulgatorer brukes, blir den hydrofobe enden av de ioniske overflateaktive stoffene innlemmet i oljefasen, mens den hydrofile enden forblir i vannfasen, noe som gir ladning til dråpene. Like ladninger mellom dråpene forårsaker frastøting og forhindrer koalesens, noe som forbedrer stabiliteten. Dermed, jo større konsentrasjonen av emulgatorioner som er adsorbert på dråpene, desto større er ladningen deres og desto høyere er emulsjonens stabilitet.

Viskositeten til dispersjonsmediet påvirker også emulsjonsstabiliteten. Generelt forbedrer medier med høyere viskositet stabiliteten fordi de sterkere hindrer Brownsk bevegelse av dråper, noe som reduserer sannsynligheten for kollisjoner. Stoffer med høy molekylvekt som løses opp i emulsjonen, kan øke viskositeten og stabiliteten til mediet. I tillegg kan stoffer med høy molekylvekt danne robuste grenseflatemembraner, noe som ytterligere stabiliserer emulsjonen. I noen tilfeller kan tilsetning av faste pulver på lignende måte stabilisere emulsjoner. Hvis faste partikler fuktes fullstendig av vann og kan fuktes av olje, vil de bli holdt tilbake ved vann-olje-grensesnittet. Faste pulver stabiliserer emulsjonen ved å forsterke filmen når de klynger seg ved grensesnittet, omtrent som adsorberte overflateaktive stoffer.

Surfaktanter kan øke løseligheten til organiske forbindelser som er uløselige eller litt løselige i vann betydelig etter at miceller har dannet seg i løsningen. På dette tidspunktet fremstår løsningen klar, og denne evnen kalles oppløselighet. Surfaktanter som kan fremme oppløselighet kalles oppløseliggjørere, mens de organiske forbindelsene som oppløses, refereres til som oppløselige stoffer.

08 Skum

Skum spiller en avgjørende rolle i vaskeprosesser. Skum refererer til et dispergerende system av gass dispergert i væske eller fast stoff, med gass som den dispergerte fasen og væske eller fast stoff som dispersjonsmedium, kjent som flytende skum eller fast skum, slik som skumplast, skumglass og skumbetong.

(1) Skumdannelse

Begrepet skum refererer til en samling luftbobler atskilt av væskefilmer. På grunn av den betydelige tetthetsforskjellen mellom gassen (dispergert fase) og væsken (dispersjonsmedium), og væskens lave viskositet, stiger gassbobler raskt til overflaten. Skumdannelse innebærer å innlemme en stor mengde gass i væsken; boblene returnerer deretter raskt til overflaten, og skaper et aggregat av luftbobler atskilt av en minimal væskefilm. Skum har to distinkte morfologiske egenskaper: for det første antar gassboblene ofte en polyedrisk form fordi den tynne væskefilmen i skjæringspunktet mellom boblene har en tendens til å bli tynnere, noe som til slutt fører til boblebrudd. For det andre kan ikke rene væsker danne stabilt skum; minst to komponenter må være til stede for å lage et skum. En overflateaktiv løsning er et typisk skumdannende system hvis skumkapasitet er knyttet til dets andre egenskaper. Overflateaktive stoffer med god skummingsevne kalles skummidler. Selv om skummidler har god skummingsevne, kan skummet de genererer ikke vare lenge, noe som betyr at stabiliteten deres ikke er garantert. For å forbedre skumstabiliteten kan stoffer som forbedrer stabiliteten tilsettes; Disse kalles stabilisatorer, med vanlige stabilisatorer inkludert lauryldietanolamin og oksider av dodecyldimetylamin.

(2) Skumstabilitet

Skum er et termodynamisk ustabilt system; dets naturlige utvikling fører til brudd, noe som reduserer det totale væskeoverflatearealet og minker fri energi. Skumavskumningsprosessen innebærer gradvis tynning av væskefilmen som separerer gassen inntil brudd oppstår. Graden av skumstabilitet påvirkes primært av hastigheten på væskedrenering og styrken til væskefilmen. Innflytelsesrike faktorer inkluderer:

① Overflatespenning: Fra et energetisk perspektiv favoriserer lavere overflatespenning skumdannelse, men garanterer ikke skumstabilitet. Lav overflatespenning indikerer en mindre trykkforskjell, noe som fører til langsommere væskedrenering og fortykkelse av væskefilmen, som begge favoriserer stabilitet.

② Overflateviskositet: Nøkkelfaktoren for skumstabilitet er styrken til væskefilmen, primært bestemt av robustheten til overflateadsorpsjonsfilmen, målt ved overflateviskositeten. Eksperimentelle resultater indikerer at løsninger med høy overflateviskositet produserer skum med lengre varighet på grunn av forbedrede molekylære interaksjoner i den adsorberte filmen som øker membranstyrken betydelig.

③ Løsningsviskositet: Høyere viskositet i selve væsken reduserer dreneringen av væske fra membranen, og forlenger dermed væskefilmens levetid før det brister, noe som forbedrer skumstabiliteten.

④ Reparasjonsvirkning av overflatespenning: Surfaktanter som adsorberes til membranen kan motvirke utvidelse eller sammentrekning av filmoverflaten. Dette kalles reparasjonsvirkningen. Når overflateaktive stoffer adsorberes til den flytende filmen og utvider overflatearealet, reduserer dette konsentrasjonen av overflateaktivt middel på overflaten og øker overflatespenningen. Omvendt fører sammentrekning til økt konsentrasjon av overflateaktivt middel på overflaten, noe som igjen reduserer overflatespenningen.

⑤ Gassdiffusjon gjennom væskefilm: På grunn av kapillærtrykk har mindre bobler en tendens til å ha høyere indre trykk sammenlignet med større bobler, noe som fører til diffusjon av gass fra små bobler til større bobler. Dette får små bobler til å krympe og større bobler til å vokse, noe som til slutt resulterer i at skummet kollapser. Konsekvent påføring av overflateaktive stoffer skaper ensartede, fint fordelte bobler og hemmer skumdannelse. Med overflateaktive stoffer tett pakket i væskefilmen hindres gassdiffusjon, noe som forbedrer skumstabiliteten.

⑥ Effekt av overflateladning: Hvis den flytende skumfilmen har samme ladning, vil de to overflatene frastøte hverandre, noe som forhindrer at filmen tynnes ut eller brytes. Ioniske overflateaktive stoffer kan gi denne stabiliserende effekten. Kort sagt er styrken til den flytende filmen den avgjørende faktoren som bestemmer skumstabiliteten. Overflateaktive stoffer som fungerer som skumdannende midler og stabilisatorer må lage tettpakkede overflateabsorberte molekyler, da dette påvirker den molekylære interaksjonen mellom grenseflatene betydelig, noe som øker styrken til selve overflatefilmen og dermed forhindrer at væske strømmer bort fra den nærliggende filmen, noe som gjør skumstabilitet mer oppnåelig.

(3) Ødeleggelse av skum

Det grunnleggende prinsippet for skumdestruksjon innebærer å endre forholdene som produserer skum eller eliminere de stabiliserende faktorene i skummet, noe som fører til fysiske og kjemiske skumdempingsmetoder. Fysisk skumdemping opprettholder den kjemiske sammensetningen av den skumaktige løsningen samtidig som den endrer forhold som eksterne forstyrrelser, temperatur- eller trykkendringer, samt ultralydbehandling, alle effektive metoder for å eliminere skum. Kjemisk skumdemping refererer til tilsetning av visse stoffer som samhandler med skummidlene for å redusere styrken til væskefilmen i skummet, redusere skumstabiliteten og oppnå skumdemping. Slike stoffer kalles skumdempere, hvorav de fleste er overflateaktive stoffer. Skumdempere har vanligvis en bemerkelsesverdig evne til å redusere overflatespenning og kan lett adsorberes til overflatene, med en svakere interaksjon mellom de inngående molekylene, og dermed skape en løst arrangert molekylær struktur. Skumdempingstyper er varierte, men de er generelt ikke-ioniske overflateaktive stoffer, med forgrenede alkoholer, fettsyrer, fettsyreestere, polyamider, fosfater og silikonoljer som ofte brukes som utmerkede skumdempere.

(4) Skum og rengjøring

Mengden skum korrelerer ikke direkte med rengjøringseffektiviteten; mer skum betyr ikke bedre rengjøring. For eksempel kan ikke-ioniske overflateaktive stoffer produsere mindre skum enn såpe, men de kan ha overlegen rengjøringsevne. Under visse forhold kan imidlertid skum hjelpe til med å fjerne smuss; for eksempel hjelper skum fra oppvask med å transportere bort fett, mens rengjøring av tepper lar skum fjerne smuss og faste forurensninger. Dessuten kan skum signalisere vaskemiddelets effektivitet; for mye fett hemmer ofte bobledannelse, noe som enten forårsaker mangel på skum eller reduserer eksisterende skum, noe som indikerer lav vaskemiddeleffektivitet. I tillegg kan skum tjene som en indikator på hvor rent skyllevannet er, ettersom skumnivåene i skyllevannet ofte avtar med lavere vaskemiddelkonsentrasjoner.

09 Vaskeprosess

Generelt sett er vasking prosessen med å fjerne uønskede komponenter fra gjenstanden som rengjøres for å oppnå et bestemt formål. Vanligvis refererer vasking til fjerning av smuss fra overflaten av bæreren. Under vask svekker eller eliminerer visse kjemiske stoffer (som vaskemidler) samspillet mellom smusset og bæreren, og omdanner bindingen mellom smuss og bæreren til en binding mellom smuss og vaskemiddel, slik at de kan separeres. Siden gjenstandene som skal rengjøres og smusset som må fjernes kan variere mye, er vasking en komplisert prosess, som kan forenkles til følgende forhold:

Bærestoff • Smuss + Vaskemiddel = Bærestoff + Smuss • Vaskemiddel. Vaskeprosessen kan vanligvis deles inn i to trinn:

1. Smusset skilles fra bæreren under påvirkning av vaskemiddelet;

2. Det separerte smusset spres og suspenderes i mediet. Vaskeprosessen er reversibel, noe som betyr at det spredte eller suspenderte smusset potensielt kan sette seg på nytt på det rengjorte gjenstanden. Dermed trenger effektive vaskemidler ikke bare en evne til å løsne smuss fra bæreren, men også å spre og suspendere smusset, slik at det ikke setter seg på nytt.

(1) Typer smuss

Selv en enkelt gjenstand kan akkumulere forskjellige typer, sammensetninger og mengder smuss, avhengig av brukssammenhengen. Oljeholdig smuss består hovedsakelig av forskjellige animalske og planteoljer og mineraloljer (som råolje, fyringsolje, kulltjære osv.); fast smuss inkluderer partikler som sot, støv, rust og karbonrøyk. Når det gjelder klesskitt, kan det stamme fra menneskelige sekreter som svette, talg og blod; matrelaterte flekker som frukt- eller oljeflekker og krydder; rester fra kosmetikk som leppestift og neglelakk; atmosfæriske forurensninger som røyk, støv og jord; og ytterligere flekker som blekk, te og maling. Denne typen smuss kan generelt kategoriseres i faste, flytende og spesielle typer.

① Fast smuss: Vanlige eksempler inkluderer sot, gjørme og støvpartikler, hvorav de fleste har en tendens til å ha ladninger – ofte negativt ladede – som fester seg lett til fiberholdige materialer. Fast smuss er generelt mindre løselig i vann, men kan dispergeres og suspenderes i vaskemidler. Partikler mindre enn 0,1 μm kan være spesielt utfordrende å fjerne.

② Flytende smuss: Dette inkluderer oljeløselige oljer, bestående av animalske oljer, fettsyrer, fettalkoholer, mineraloljer og deres oksider. Mens animalske og vegetabilske oljer og fettsyrer kan reagere med alkalier for å danne såper, forsåpningssår ikke fettalkoholer og mineraloljer, men kan løses opp av alkoholer, etere og organiske hydrokarboner, og kan emulgeres og dispergeres av vaskemiddelløsninger. Flytende oljeaktig smuss fester seg vanligvis godt til fiberholdige materialer på grunn av sterke vekselvirkninger.

③ Spesielt smuss: Denne kategorien består av proteiner, stivelse, blod og menneskelige sekreter som svette og urin, samt frukt- og tejuicer. Disse materialene binder seg ofte godt til fibre gjennom kjemiske interaksjoner, noe som gjør dem vanskeligere å vaske ut. Ulike typer smuss eksisterer sjelden uavhengig av hverandre, men blandes heller sammen og fester seg samlet til overflater. Ofte, under ytre påvirkninger, kan smuss oksidere, dekomponere eller råtne, og produsere nye former for smuss.

(2) Vedheft av smuss

Smuss fester seg til materialer som klær og hud på grunn av visse samspill mellom gjenstanden og smuss. Klebekraften mellom smuss og gjenstanden kan skyldes enten fysisk eller kjemisk adhesjon.

① Fysisk vedheft: Vedheft av smuss som sot, støv og gjørme innebærer i stor grad svake fysiske interaksjoner. Vanligvis kan denne typen smuss fjernes relativt enkelt på grunn av deres svakere vedheft, som hovedsakelig oppstår fra mekaniske eller elektrostatiske krefter.

A: Mekanisk vedheft**: Dette refererer vanligvis til fast smuss som støv eller sand som fester seg mekanisk, noe som er relativt enkelt å fjerne, selv om mindre partikler under 0,1 μm er ganske vanskelige å rengjøre.

B: Elektrostatisk adhesjon**: Dette innebærer at ladede smusspartikler samhandler med motsatt ladede materialer. Vanligvis har fiberholdige materialer negative ladninger, slik at de kan tiltrekke seg positivt ladede adhesjoner som visse salter. Noen negativt ladede partikler kan fortsatt samle seg på disse fibrene via ionebroer dannet av positive ioner i løsningen.

② Kjemisk adhesjon: Dette refererer til smuss som fester seg til et objekt gjennom kjemiske bindinger. For eksempel har polart, fast smuss eller materialer som rust en tendens til å feste seg godt på grunn av de kjemiske bindingene som dannes med funksjonelle grupper som karboksyl-, hydroksyl- eller amingrupper som finnes i fiberholdige materialer. Disse bindingene skaper sterkere interaksjoner, noe som gjør det vanskeligere å fjerne slikt smuss. Spesielle behandlinger kan være nødvendige for å rengjøre effektivt. Graden av smussadhesjon avhenger av både egenskapene til selve smusset og egenskapene til overflaten det fester seg til.

(3) Mekanismer for fjerning av smuss

Målet med vask er å fjerne smuss. Dette innebærer å bruke de ulike fysiske og kjemiske virkningene av vaskemidler for å svekke eller eliminere vedheftet mellom smuss og de vaskede gjenstandene, hjulpet av mekaniske krefter (som manuell skrubbing, vaskemaskinbevegelser eller vannpåvirkning), noe som til slutt fører til at smusset løsner.

① Mekanisme for fjerning av flytende smuss

A: Fuktighet: Mest flytende smuss er oljete og har en tendens til å fukte forskjellige fiberholdige gjenstander, og danne en oljete hinne over overflatene. Det første trinnet i vask er vaskemiddelets virkning som forårsaker fukting av overflaten.
B: Opprullingsmekanisme for fjerning av olje: Det andre trinnet i fjerning av flytende smuss skjer gjennom en opprullingsprosess. Det flytende smusset som sprer seg som en film på overflaten ruller gradvis til dråper på grunn av vaskevæskens foretrukne fukting av fiberoverflaten, og blir til slutt erstattet av vaskevæsken.

② Mekanisme for fjerning av fast smuss

I motsetning til flytende smuss er fjerning av fast smuss avhengig av vaskemiddelets evne til å fukte både smusspartiklene og overflaten av bærermaterialet. Adsorpsjonen av overflateaktive stoffer på overflatene av fast smuss og bæreren reduserer deres interaksjonskrefter, og reduserer dermed smusspartiklenes heftstyrke og gjør dem lettere å fjerne. Videre kan overflateaktive stoffer, spesielt ioniske overflateaktive stoffer, øke det elektriske potensialet til fast smuss og overflatematerialet, noe som letter videre fjerning.

Ikke-ioniske overflateaktive stoffer har en tendens til å adsorbere på generelt ladede faste overflater og kan danne et betydelig adsorbert lag, noe som fører til redusert gjenoppbygging av smuss. Kationiske overflateaktive stoffer kan imidlertid redusere det elektriske potensialet til smuss og bæreroverflaten, noe som fører til redusert frastøting og hindrer fjerning av smuss.

③ Fjerning av spesielt smuss

Typiske vaskemidler kan slite med gjenstridige flekker fra proteiner, stivelse, blod og kroppssekreter. Enzymer som protease kan effektivt fjerne proteinflekker ved å bryte ned proteiner til løselige aminosyrer eller peptider. På samme måte kan stivelse dekomponeres til sukker av amylase. Lipaser kan bidra til å dekomponere triacylglycerol-urenheter som ofte er vanskelige å fjerne på konvensjonelle måter. Flekker fra fruktjuicer, te eller blekk krever noen ganger oksidasjonsmidler eller reduksjonsmidler, som reagerer med de fargegenererende gruppene for å bryte dem ned til mer vannløselige fragmenter.

(4) Mekanisme for renseri

De nevnte punktene gjelder først og fremst vask med vann. På grunn av mangfoldet av tekstiler, kan det imidlertid hende at noen materialer ikke tåler vannvask, noe som fører til deformasjon, falming osv. Mange naturlige fibre utvider seg når de er våte og krymper lett, noe som fører til uønskede strukturelle endringer. Derfor foretrekkes ofte renseri, vanligvis med organiske løsemidler, for disse tekstilene.

Renseri er mildere enn våtvask, ettersom det minimerer mekanisk påvirkning som kan skade klær. For effektiv fjerning av smuss i renseri er smuss kategorisert i tre hovedtyper:

① Oljeløselig smuss: Dette inkluderer oljer og fett, som løses lett opp i løsemidler for tørrrens.

② Vannløselig smuss: Denne typen kan løses opp i vann, men ikke i renseriløsninger, som omfatter uorganiske salter, stivelse og proteiner, som kan krystallisere når vannet fordamper.

③ Smuss som verken er olje- eller vannløselig: Dette inkluderer stoffer som karbonrøyk og metalliske silikater som ikke løser seg opp i noen av mediene.

Hver smusstype krever ulike strategier for effektiv fjerning under renseri. Oljeløselig smuss fjernes metodisk ved hjelp av organiske løsemidler på grunn av deres utmerkede løselighet i ikke-polare løsemidler. For vannløselige flekker må det være tilstrekkelig med vann tilstede i rensemiddelet, siden vann er avgjørende for effektiv smussfjerning. Dessverre, siden vann har minimal løselighet i rensemidler, tilsettes ofte overflateaktive stoffer for å hjelpe med å integrere vann.

Overflateaktive stoffer forbedrer rengjøringsmiddelets vannkapasitet og bidrar til å sikre oppløselighet av vannløselige urenheter i micellene. I tillegg kan overflateaktive stoffer hemme at smuss danner nye avleiringer etter vask, noe som forbedrer rengjøringseffekten. En liten tilsetning av vann er viktig for å fjerne disse urenhetene, men for store mengder kan føre til at stoffet blir deformert, noe som nødvendiggjør et balansert vanninnhold i renseriløsninger.

(5) Faktorer som påvirker vaskeeffekten

Adsorpsjonen av overflateaktive stoffer på overflater og den resulterende reduksjonen av overflatespenningen er avgjørende for å fjerne flytende eller fast smuss. Vasking er imidlertid iboende komplekst og påvirkes av en rekke faktorer, selv på tvers av lignende vaskemiddeltyper. Disse faktorene inkluderer vaskemiddelkonsentrasjon, temperatur, smussegenskaper, fibertyper og stoffstruktur.

① Konsentrasjon av overflateaktive stoffer: Miceller dannet av overflateaktive stoffer spiller en sentral rolle i vask. Vaskeeffektiviteten øker dramatisk når konsentrasjonen overstiger den kritiske micellekonsentrasjonen (CMC), derfor bør vaskemidler brukes i konsentrasjoner høyere enn CMC for effektiv vask. Vaskemiddelkonsentrasjoner over CMC gir imidlertid avtagende utbytte, noe som gjør overdreven konsentrasjon unødvendig.

② Temperaturpåvirkning: Temperaturen har stor innflytelse på rengjøringseffektiviteten. Generelt sett letter høyere temperaturer fjerning av smuss, men for høy varme kan ha negative effekter. Å øke temperaturen har en tendens til å fremme smussspredning og kan også føre til at oljeholdig smuss emulgerer lettere. I tettvevde stoffer kan imidlertid økt temperatur, som får fibrene til å svelle, utilsiktet redusere fjerningseffektiviteten.

Temperatursvingninger påvirker også løseligheten til overflateaktive stoffer, CMC og miceller, og påvirker dermed rengjøringseffektiviteten. For mange langkjedede overflateaktive stoffer reduserer lavere temperaturer løseligheten, noen ganger under deres egen CMC. Derfor kan passende oppvarming være nødvendig for optimal funksjon. Temperaturpåvirkningen på CMC og miceller er forskjellig for ioniske kontra ikke-ioniske overflateaktive stoffer: økning av temperaturen øker vanligvis CMC for ioniske overflateaktive stoffer, noe som krever konsentrasjonsjusteringer.

③ Skum: Det er en vanlig misforståelse som knytter skummingsevne til vaskeeffektivitet – mer skum er ikke det samme som bedre vask. Empiriske bevis tyder på at lavskummende vaskemidler kan være like effektive. Skum kan imidlertid hjelpe til med fjerning av smuss i visse bruksområder, for eksempel i oppvask, der skum hjelper med å fortrenge fett, eller i tepperens, der det løfter smuss. Dessuten kan tilstedeværelsen av skum indikere om vaskemidlene fungerer; overflødig fett kan hemme skumdannelse, mens redusert skum betyr redusert vaskemiddelkonsentrasjon.

④ Fibertype og tekstilegenskaper: Utover den kjemiske strukturen påvirker utseendet og organiseringen av fibrene vanskeligheten med å feste smuss og fjerne det. Fibre med ru eller flat struktur, som ull eller bomull, har en tendens til å fange smuss lettere enn glatte fibre. Tettvevde stoffer kan i utgangspunktet motstå smussansamling, men kan hindre effektiv vask på grunn av begrenset tilgang til fanget smuss.

⑤ Vannhardhet: Konsentrasjonene av Ca²⁺, Mg²⁺ og andre metallioner påvirker vaskeresultatene betydelig, spesielt for anioniske overflateaktive stoffer, som kan danne uløselige salter som reduserer rengjøringseffekten. I hardt vann, selv med tilstrekkelig konsentrasjon av overflateaktivt middel, er rengjøringseffektiviteten lav sammenlignet med destillert vann. For optimal ytelse av overflateaktivt middel må konsentrasjonen av Ca²⁺ minimeres til under 1×10⁻⁶ mol/l (CaCO₃ under 0,1 mg/l), noe som ofte nødvendiggjør inkludering av vannmyknere i vaskemiddelformuleringer.


Publisert: 05.09.2024