Taulukon mukaan öljy-vesi-emulgointiaineiksi soveltuvien pinta-aktiivisten aineiden HLB-arvo on 3,5–6, kun taas vesi-öljy-emulgointiaineiksi soveltuvat pinta-aktiiviset aineet ovat 8–18.

② HLB-arvojen määritys (jätetty pois).

07 Emulgointi ja liuottaminen

Emulsio on systeemi, joka muodostuu, kun yksi sekoittumaton neste dispergoidaan toiseen hienojen hiukkasten (pisaroiden tai nestekiteiden) muodossa. Emulgointiaine, joka on pinta-aktiivinen aine, on välttämätön tämän termodynaamisesti epävakaan järjestelmän vakauttamiseksi vähentämällä rajapinta-energiaa. Emulsiossa pisaramuodossa olevaa faasia kutsutaan dispersiofaasiksi (tai sisäiseksi faasiksi), kun taas jatkuvan kerroksen muodostavaa faasia kutsutaan dispersioväliaineeksi (tai ulkoiseksi faasiksi).

① Emulgointiaineet ja emulsiot

Yleiset emulsiot koostuvat usein toisesta faasista, joka on vesi tai vesiliuos, ja toisesta orgaanisesta aineesta, kuten öljyistä tai vahoista. Dispersiostaan ​​riippuen emulsiot voidaan luokitella vesi-öljyssä (W/O), jossa öljy on dispergoitunut veteen, tai öljy-vedessä (O/W), jossa vesi on dispergoitunut öljyyn. Lisäksi voi esiintyä monimutkaisia ​​emulsioita, kuten W/O/W tai O/W/O. Emulgointiaineet stabiloivat emulsioita alentamalla rajapintajännitystä ja muodostamalla monomolekyylisiä kalvoja. Emulgointiaineen on adsorboituttava tai keräänyttävä rajapintaan alentaakseen rajapintajännitystä ja siirtääkseen varauksia pisaroihin, jolloin syntyy sähköstaattinen hylkiminen, tai muodostettava korkean viskositeetin omaava suojakalvo hiukkasten ympärille. Näin ollen emulgointiaineina käytettävien aineiden on sisällettävä amfifiilisiä ryhmiä, joita pinta-aktiiviset aineet voivat tarjota.

② Emulsion valmistusmenetelmät ja stabiilisuuteen vaikuttavat tekijät

Emulsioiden valmistamiseksi on kaksi päämenetelmää: mekaaniset menetelmät dispergoivat nesteet pieniksi hiukkasiksi toiseen nesteeseen, kun taas toinen menetelmä käsittää molekyylimuodossa olevien nesteiden liuottamisen toiseen nesteeseen ja niiden aggregoitumisen asianmukaisella tavalla. Emulsion stabiilius viittaa sen kykyyn vastustaa hiukkasten aggregaatiota, joka johtaa faasierottumiseen. Emulsiot ovat termodynaamisesti epästabiileja järjestelmiä, joilla on korkeampi vapaa energia, joten niiden stabiilius heijastaa tasapainon saavuttamiseen tarvittavaa aikaa eli aikaa, joka nesteen erottumiseen emulsiosta kuluu. Kun rajapintakalvossa on rasva-alkoholeja, rasvahappoja ja rasva-amiineja, kalvon lujuus kasvaa merkittävästi, koska polaariset orgaaniset molekyylit muodostavat komplekseja adsorboituneessa kerroksessa ja vahvistavat rajapintakalvoa.

Kahdesta tai useammasta pinta-aktiivisesta aineesta koostuvia emulgointiaineita kutsutaan sekoitetuiksi emulgointiaineiksi. Sekoitetut emulgointiaineet adsorboituvat vesi-öljy-rajapinnassa, ja molekyylivuorovaikutukset voivat muodostaa komplekseja, jotka alentavat merkittävästi rajapintajännitystä, lisäävät adsorbaatin määrää ja muodostavat tiheämpiä, vahvempia rajapintakalvoja.

Sähköisesti varautuneet pisarat vaikuttavat merkittävästi emulsioiden stabiilisuuteen. Stabiileissa emulsioissa pisaroilla on tyypillisesti sähkövaraus. Kun käytetään ionisia emulgointiaineita, ionisten pinta-aktiivisten aineiden hydrofobinen pää liitetään öljyfaasiin, kun taas hydrofiilinen pää pysyy vesifaasissa, jolloin pisarat saavat varauksen. Pisaroiden väliset samankaltaiset varaukset aiheuttavat hylkimistä ja estävät koalesenssin, mikä parantaa stabiilisuutta. Näin ollen mitä suurempi on pisaroihin adsorboituneiden emulgointiaine-ionien pitoisuus, sitä suurempi on niiden varaus ja sitä parempi on emulsion stabiilius.

Dispersioväliaineen viskositeetti vaikuttaa myös emulsion stabiilisuuteen. Yleisesti ottaen korkeamman viskositeetin omaavat väliaineet parantavat stabiiliutta, koska ne estävät pisaroiden Brownin liikettä voimakkaammin, mikä hidastaa törmäysten todennäköisyyttä. Emulsioon liukenevat suurimolekyylipainoiset aineet voivat lisätä väliaineen viskositeettia ja stabiilisuutta. Lisäksi suurimolekyylipainoiset aineet voivat muodostaa kestäviä rajapintakalvoja, mikä vakauttaa emulsiota entisestään. Joissakin tapauksissa kiinteiden jauheiden lisääminen voi samalla tavalla vakauttaa emulsioita. Jos kiinteät hiukkaset kostuvat kokonaan vedellä ja öljy voi kostuttaa ne, ne pysyvät vesi-öljy-rajapinnassa. Kiinteät jauheet stabiloivat emulsiota parantamalla kalvoa, kun ne kasaantuvat rajapinnalle, aivan kuten adsorboituneet pinta-aktiiviset aineet.

Pinta-aktiiviset aineet voivat merkittävästi parantaa veteen liukenemattomien tai niukkaliukoisten orgaanisten yhdisteiden liukoisuutta sen jälkeen, kun misellit ovat muodostuneet liuokseen. Tällöin liuos näyttää kirkkaalta, ja tätä kykyä kutsutaan liukenemiseksi. Pinta-aktiivisia aineita, jotka voivat edistää liukenemista, kutsutaan liuottajiksi, kun taas liukenevia orgaanisia yhdisteitä kutsutaan liukeneviksi aineiksi.

08 Vaahto

Vaahdolla on ratkaiseva rooli pesuprosesseissa. Vaahdolla tarkoitetaan dispersiojärjestelmää, jossa kaasu on dispergoitunut nesteeseen tai kiinteään aineeseen, kaasun ollessa dispersiofaasi ja nesteen tai kiinteän aineen ollessa dispersioväliaine. Tätä kutsutaan nestemäiseksi vaahdoksi tai kiinteäksi vaahdoksi, kuten vaahtomuovit, vaahtolasi ja vaahtobetoni.

(1) Vaahdon muodostuminen

Termi vaahto viittaa nestekalvojen erottamien ilmakuplien kokoelmaan. Kaasun (dispersiofaasi) ja nesteen (dispersioväliaine) välisen huomattavan tiheyseron ja nesteen alhaisen viskositeetin vuoksi kaasukuplat nousevat nopeasti pintaan. Vaahdon muodostumisessa nesteeseen lisätään suuri määrä kaasua; kuplat palaavat sitten nopeasti pintaan muodostaen ilmakuplien kasauman, jonka erottaa minimaalinen nestekalvo. Vaahdolla on kaksi erottuvaa morfologista ominaisuutta: ensinnäkin kaasukuplat muodostavat usein monikulmaisen muodon, koska kuplien leikkauspisteessä oleva ohut nestekalvo pyrkii ohenemaan, mikä lopulta johtaa kuplien repeämiseen. Toiseksi puhtaat nesteet eivät voi muodostaa stabiilia vaahtoa; vaahdon muodostamiseksi on oltava läsnä vähintään kaksi komponenttia. Pinta-aktiivinen aineliuos on tyypillinen vaahdonmuodostusjärjestelmä, jonka vaahtoamiskyky liittyy sen muihin ominaisuuksiin. Hyvän vaahtoamiskyvyn omaavia pinta-aktiivisia aineita kutsutaan vaahdotusaineiksi. Vaikka vaahdotusaineilla on hyvä vaahtoamiskyky, niiden tuottama vaahto ei välttämättä kestä kauan, mikä tarkoittaa, että niiden stabiilisuutta ei voida taata. Vaahdon stabiilisuuden parantamiseksi voidaan lisätä stabiiliutta parantavia aineita; Näitä kutsutaan stabilointiaineiksi, ja yleisiä stabilointiaineita ovat lauryylidietanoliamiini ja dodekyylidimetyyliamiinin oksidit.

(2) Vaahdon stabiilius

Vaahto on termodynaamisesti epästabiili systeemi; sen luonnollinen eteneminen johtaa repeämiseen, mikä pienentää nesteen kokonaispinta-alaa ja vähentää vapaata energiaa. Vaahdonestoprosessiin kuuluu kaasua erottavan nestekalvon asteittainen oheneminen, kunnes repeämä tapahtuu. Vaahdon stabiilisuuteen vaikuttavat ensisijaisesti nesteen valumisnopeus ja nestekalvon lujuus. Vaikuttavia tekijöitä ovat:

① Pintajännitys: Energeettisestä näkökulmasta katsottuna alhaisempi pintajännitys suosii vaahdon muodostumista, mutta ei takaa vaahdon pysyvyyttä. Alhainen pintajännitys osoittaa pienempää paine-eroa, mikä johtaa hitaampaan nesteen valumiseen ja nestekalvon paksuuntumiseen, jotka molemmat edistävät pysyvyyttä.

② Pintaviskositeetti: Vaahdon stabiilisuuden kannalta keskeinen tekijä on nestekalvon lujuus, joka määräytyy ensisijaisesti pinnan adsorptiokalvon kestävyyden mukaan, mitattuna pinnan viskositeetilla. Kokeelliset tulokset osoittavat, että korkean pintaviskositeetin omaavat liuokset tuottavat pidempikestoista vaahtoa adsorboituneen kalvon tehostuneiden molekyylivuorovaikutusten ansiosta, jotka lisäävät merkittävästi kalvon lujuutta.

③ Liuoksen viskositeetti: Nesteen korkeampi viskositeetti hidastaa nesteen poistumista kalvosta, mikä pidentää nestekalvon käyttöikää ennen repeämistä ja parantaa vaahdon vakautta.

④ Pintajännityksen ”korjaus”vaikutus: Kalvoon adsorboituneet pinta-aktiiviset aineet voivat estää kalvon pinnan laajenemisen tai supistumisen; tätä kutsutaan korjausvaikutukseksi. Kun pinta-aktiiviset aineet adsorboituvat nestemäiseen kalvoon ja laajentavat sen pinta-alaa, tämä vähentää pinta-aktiivisten aineiden pitoisuutta pinnalla ja lisää pintajännitystä; päinvastoin, supistuminen johtaa pinta-aktiivisten aineiden pitoisuuden kasvuun pinnalla ja siten vähentää pintajännitystä.

⑤ Kaasun diffuusio nestekalvon läpi: Kapillaaripaineen vuoksi pienemmissä kuploissa on yleensä suurempi sisäinen paine verrattuna suurempiin kupliin, mikä johtaa kaasun diffuusioon pienistä kuplista suurempiin, jolloin pienet kuplat kutistuvat ja suuremmat kasvavat, mikä lopulta johtaa vaahdon romahtamiseen. Pinta-aktiivisten aineiden johdonmukainen käyttö luo tasaisia, hienojakoisia kuplia ja estää vaahdonestoa. Kun pinta-aktiiviset aineet ovat tiiviisti pakkautuneet nestekalvoon, kaasun diffuusio estyy, mikä parantaa vaahdon vakautta.

⑥ Pintavarauksen vaikutus: Jos vaahtokalvolla on sama varaus, pinnat hylkivät toisiaan estäen kalvon ohenemisen tai rikkoutumisen. Ioniset pinta-aktiiviset aineet voivat tarjota tämän stabiloivan vaikutuksen. Yhteenvetona voidaan todeta, että nestekalvon lujuus on ratkaiseva tekijä vaahdon stabiilisuuden määrittämisessä. Vaahdotusaineina ja stabilointiaineina toimivien pinta-aktiivisten aineiden on muodostettava tiiviisti pakkautuneita pintaan imeytyviä molekyylejä, koska tämä vaikuttaa merkittävästi rajapinnan molekyylivuorovaikutukseen, parantaa itse pintakalvon lujuutta ja estää siten nesteen virtaamisen pois viereisestä kalvosta, mikä helpottaa vaahdon stabiilisuuden saavuttamista.

(3) Vaahdon tuhoaminen

Vaahdon tuhoamisen perusperiaatteena on vaahtoa tuottavien olosuhteiden muuttaminen tai vaahdon stabiloivien tekijöiden poistaminen, mikä johtaa fysikaalisiin ja kemiallisiin vaahdonestomenetelmiin. Fysikaalinen vaahdonesto ylläpitää vaahtoavan liuoksen kemiallista koostumusta samalla kun se muuttaa olosuhteita, kuten ulkoisia häiriöitä, lämpötilan tai paineen muutoksia, sekä ultraäänikäsittelyä, jotka kaikki ovat tehokkaita menetelmiä vaahdon poistamiseksi. Kemiallinen vaahdonesto tarkoittaa tiettyjen aineiden lisäämistä, jotka ovat vuorovaikutuksessa vaahdotusaineiden kanssa ja vähentävät vaahdon sisällä olevan nestemäisen kalvon lujuutta, mikä heikentää vaahdon stabiilisuutta ja saa aikaan vaahdoneston. Tällaisia ​​aineita kutsutaan vaahdonestoaineiksi, joista useimmat ovat pinta-aktiivisia aineita. Vaahdonestoilla on tyypillisesti huomattava kyky vähentää pintajännitystä ja ne voivat helposti adsorboitua pintoihin, jolloin ainesosien molekyylien välinen vuorovaikutus on heikompi, mikä luo löyhästi järjestyneen molekyylirakenteen. Vaahdonestotippejä on erilaisia, mutta ne ovat yleensä ionittomia pinta-aktiivisia aineita, joissa haarautuneita alkoholeja, rasvahappoja, rasvahappoestereitä, polyamideja, fosfaatteja ja silikoniöljyjä käytetään yleisesti erinomaisina vaahdonestoaineina.

(4) Vaahto ja puhdistus

Vaahdon määrä ei korreloi suoraan puhdistustehokkuuden kanssa; enemmän vaahtoa ei tarkoita parempaa puhdistusta. Esimerkiksi ionittomat pinta-aktiiviset aineet voivat tuottaa vähemmän vaahtoa kuin saippua, mutta niillä voi olla paremmat puhdistusominaisuudet. Tietyissä olosuhteissa vaahto voi kuitenkin auttaa lian poistamisessa; esimerkiksi astioiden pesussa syntyvä vaahto auttaa rasvan poistamisessa, kun taas mattojen puhdistus antaa vaahdon poistaa likaa ja kiinteitä epäpuhtauksia. Lisäksi vaahto voi viestiä pesuaineen tehokkuudesta; liiallinen rasva estää usein kuplien muodostumista, mikä joko aiheuttaa vaahdon puutteen tai vähentää olemassa olevaa vaahtoa ja osoittaa pesuaineen heikkoa tehoa. Lisäksi vaahto voi toimia indikaattorina huuhteluveden puhtaudesta, sillä huuhteluveden vaahtotaso usein laskee pesuaineen alhaisemmilla pitoisuuksilla.

09 Pesuprosessi

Yleisesti ottaen pesu on prosessi, jossa puhdistettavasta esineestä poistetaan ei-toivottuja ainesosia tietyn tarkoituksen saavuttamiseksi. Yleisesti ottaen pesulla tarkoitetaan lian poistamista alustan pinnalta. Pesun aikana tietyt kemialliset aineet (kuten pesuaineet) heikentävät tai poistavat lian ja alustan välistä vuorovaikutusta, muuttaen lian ja alustan välisen sidoksen lian ja pesuaineen väliseksi sidokseksi, mikä mahdollistaa niiden erottamisen. Koska puhdistettavat esineet ja poistettava lika voivat vaihdella suuresti, pesu on monimutkainen prosessi, joka voidaan yksinkertaistaa seuraavasti:

Kantaja-aine • Lika + Pesuaine = Kantaja-aine + Lika • Pesuaine. Pesuprosessi voidaan yleensä jakaa kahteen vaiheeseen:

1. Lika erottuu kantaja-aineesta pesuaineen vaikutuksesta;

2. Erottunut lika dispergoituu ja suspendoituu pesuaineeseen. Pesuprosessi on palautuva, mikä tarkoittaa, että dispergoitunut tai suspendoitunut lika voi mahdollisesti laskeutua takaisin puhdistetulle esineelle. Tehokkaiden pesuaineiden on siis paitsi irrotettava lika alustasta myös hajotettava ja suspendoitava lika estäen sen uudelleenkertymisen.

(1) Likatyypit

Jopa yksi esine voi kerätä erityyppistä, -koostumusta ja -määrää likaa käyttötarkoituksesta riippuen. Öljyinen lika koostuu pääasiassa erilaisista eläin- ja kasviöljyistä ja mineraaliöljyistä (kuten raakaöljystä, polttoöljystä, kivihiilitervasta jne.); kiinteä lika sisältää hiukkasia, kuten nokea, pölyä, ruostetta ja hiilimustaa. Vaatteiden lika voi olla peräisin ihmisen eritteistä, kuten hiestä, talirauhasista ja verestä; elintarvikkeisiin liittyvistä tahroista, kuten hedelmä- tai öljytahroista ja mausteista; kosmetiikkajäämistä, kuten huulipunasta ja kynsilakasta; ilmansaasteista, kuten savusta, pölystä ja maaperästä; sekä muista tahroista, kuten musteesta, teestä ja maalista. Tämä lika voidaan yleensä luokitella kiinteäksi, nestemäiseksi ja erityiseksi liaksi.

① Kiinteä lika: Yleisiä esimerkkejä ovat noki-, muta- ja pölyhiukkaset, joista useimmilla on usein negatiivisesti varautuneita varauksia, jotka tarttuvat helposti kuitumateriaaleihin. Kiinteä lika liukenee yleensä huonommin veteen, mutta se voi dispergoittua ja suspendoitua pesuaineisiin. Alle 0,1 μm:n kokoisten hiukkasten poistaminen voi olla erityisen haastavaa.

② Nestemäinen lika: Näihin kuuluvat öljyliukoiset öljyiset aineet, kuten eläinperäiset öljyt, rasvahapot, rasva-alkoholit, mineraaliöljyt ja niiden oksidit. Eläin- ja kasviöljyt sekä rasvahapot voivat reagoida emästen kanssa muodostaen saippuoita, mutta rasva-alkoholit ja mineraaliöljyt eivät saippuoidu, vaan ne voidaan liuottaa alkoholeihin, eettereihin ja orgaanisiin hiilivetyihin, ja ne voidaan emulgoida ja dispergoida pesuaineliuoksiin. Nestemäinen öljyinen lika on yleensä tiukasti kiinni kuitumateriaaleissa voimakkaiden vuorovaikutusten vuoksi.

③ Erikoislika: Tähän luokkaan kuuluvat proteiinit, tärkkelykset, veri ja ihmisen eritteet, kuten hiki ja virtsa, sekä hedelmä- ja teemehut. Nämä aineet sitoutuvat usein tiukasti kuituihin kemiallisten vuorovaikutusten kautta, mikä tekee niistä vaikeampia pestä pois. Erilaisia ​​likatyyppejä esiintyy harvoin itsenäisesti, vaan ne sekoittuvat yhteen ja tarttuvat yhteen pintoihin. Usein ulkoisten tekijöiden vaikutuksesta lika voi hapettua, hajota tai rappeutua, jolloin syntyy uusia likamuotoja.

(2) Lian tarttuminen

Lika tarttuu materiaaleihin, kuten vaatteisiin ja ihoon, esineen ja lian välisten vuorovaikutusten vuoksi. Lian ja esineen välinen tarttuvuus voi johtua joko fysikaalisesta tai kemiallisesta tarttumisesta.

① Fyysinen tarttuvuus: Noen, pölyn ja mudan kaltaisen lian tarttuminen tapahtuu pääasiassa heikkojen fysikaalisten vuorovaikutusten kautta. Yleensä tällaiset likatyypit on helppo poistaa heikomman tarttuvuutensa ansiosta, joka johtuu pääasiassa mekaanisista tai sähköstaattisista voimista.

A: Mekaaninen tarttuvuus**: Tämä viittaa tyypillisesti kiinteään likaan, kuten pölyyn tai hiekkaan, joka tarttuu mekaanisesti ja on suhteellisen helppo poistaa, vaikka alle 0,1 μm:n kokoisia hiukkasia on melko vaikea puhdistaa pois.

B: Sähköstaattinen tarttuminen**: Tässä ilmiössä varautuneet likahiukkaset ovat vuorovaikutuksessa vastakkaisesti varautuneiden materiaalien kanssa. Yleensä kuitumateriaaleilla on negatiivisia varauksia, joiden ansiosta ne voivat vetää puoleensa positiivisesti varautuneita aineita, kuten tiettyjä suoloja. Joitakin negatiivisesti varautuneita hiukkasia voi silti kerääntyä näihin kuituihin liuoksen positiivisten ionien muodostamien ionisten siltojen kautta.

② Kemiallinen tarttuvuus: Tämä viittaa lian tarttumiseen esineeseen kemiallisten sidosten kautta. Esimerkiksi polaarinen kiinteä lika tai materiaalit, kuten ruoste, tarttuvat yleensä lujasti kuitumateriaaleissa esiintyvien funktionaalisten ryhmien, kuten karboksyyli-, hydroksyyli- tai amiiniryhmien, kanssa muodostuneiden kemiallisten sidosten ansiosta. Nämä sidokset luovat vahvempia vuorovaikutuksia, mikä vaikeuttaa tällaisen lian poistamista; tehokkaan puhdistuksen varmistamiseksi saatetaan tarvita erityiskäsittelyjä. Lian tarttumisaste riippuu sekä itse lian ominaisuuksista että sen pinnan ominaisuuksista, johon se tarttuu.

(3) Lian poistomekanismit

Pesun tavoitteena on poistaa lika. Tämä tarkoittaa pesuaineiden erilaisten fysikaalisten ja kemiallisten vaikutusten hyödyntämistä lian ja pestävien esineiden välisen tartunnan heikentämiseksi tai poistamiseksi mekaanisten voimien (kuten manuaalisen hankauksen, pesukoneen heilutuksen tai veden vaikutuksen) avulla, mikä lopulta johtaa lian erottumiseen.

① Nestemäisen lian poistomekanismi

A: Märkä: Suurin osa nestemäisestä liasta on öljyistä ja kastelee erilaisia ​​kuituisia esineitä muodostaen öljymäisen kalvon niiden pinnoille. Pesun ensimmäinen vaihe on pesuaineen vaikutus, joka aiheuttaa pinnan kostumisen.
B: Öljynpoiston rullautumismekanismi: Nestemäisen lian poiston toinen vaihe tapahtuu rullautumisprosessin kautta. Nestemäinen lika, joka leviää kalvona pinnalle, rullautuu vähitellen pisaroiksi pesunesteen kostuttaessa ensisijaisesti kuitupintaa, ja lopulta pesuneste korvaa sen.

② Kiinteän lian poistomekanismi

Toisin kuin nestemäisen lian poistaminen, kiinteän lian poistaminen perustuu pesunesteen kykyyn kostuttaa sekä likahiukkaset että kantaja-aineen pinta. Pinta-aktiivisten aineiden adsorptio kiinteän lian ja kantaja-aineen pinnoille vähentää niiden vuorovaikutusvoimia, mikä heikentää likahiukkasten tarttumislujuutta ja helpottaa niiden poistamista. Lisäksi pinta-aktiiviset aineet, erityisesti ioniset pinta-aktiiviset aineet, voivat lisätä kiinteän lian ja pintamateriaalin sähköpotentiaalia, mikä helpottaa poistamista entisestään.

Ei-ioniset pinta-aktiiviset aineet adsorboituvat yleensä varautuneille kiinteille pinnoille ja voivat muodostaa merkittävän adsorboituneen kerroksen, mikä johtaa lian kertymisen vähenemiseen. Kationiset pinta-aktiiviset aineet voivat kuitenkin vähentää lian ja kantajapinnan sähköpotentiaalia, mikä johtaa heikentyneeseen hylkimiseen ja vaikeuttaa lian poistumista.

③ Erikoislian poisto

Tyypillisillä pesuaineilla voi olla vaikeuksia poistaa pinttyneitä tahroja, jotka ovat peräisin proteiineista, tärkkelyksistä, verestä ja kehon eritteistä. Entsyymit, kuten proteaasi, voivat tehokkaasti poistaa proteiinitahroja hajottamalla proteiineja liukoisiksi aminohapoiksi tai peptideiksi. Samoin amylaasi voi hajottaa tärkkelyksen sokereiksi. Lipaasit voivat auttaa hajottamaan triasyyliglyseroli-epäpuhtauksia, joita on usein vaikea poistaa perinteisin keinoin. Hedelmämehujen, teen tai musteen tahrat vaativat joskus hapettavia tai pelkistäviä aineita, jotka reagoivat väriä tuottavien ryhmien kanssa hajottaen ne vesiliukoisemmiksi fragmenteiksi.

(4) Kemiallisen pesun mekanismi

Edellä mainitut seikat liittyvät ensisijaisesti vesipesuun. Kankaiden monimuotoisuuden vuoksi jotkin materiaalit eivät kuitenkaan välttämättä kestä vesipesua hyvin, mikä johtaa muodonmuutoksiin, värin haalistumiseen jne. Monet luonnonkuidut laajenevat märkänä ja kutistuvat helposti, mikä johtaa ei-toivottuihin rakenteellisiin muutoksiin. Siksi näille tekstiileille suositellaan usein kuivapesua, jossa tyypillisesti käytetään orgaanisia liuottimia.

Kemiallinen pesu on hellävaraisempaa kuin märkäpesu, koska se minimoi mekaanisen vaikutuksen, joka voisi vahingoittaa vaatteita. Tehokkaan lian poiston varmistamiseksi kemiallisessa pesussa lika luokitellaan kolmeen päätyyppiin:

① Öljyliukoinen lika: Tähän kuuluvat öljyt ja rasvat, jotka liukenevat helposti kuivapesuliuottimiin.

② Vesiliukoinen lika: Tämä likatyyppi liukenee veteen, mutta ei kuivapesuliuottimiin. Se sisältää epäorgaanisia suoloja, tärkkelyksiä ja proteiineja, jotka voivat kiteytyä veden haihtuessa.

③ Öljy- ja vesiliukoinen lika: Tähän sisältyvät aineet, kuten hiilimusta ja metallisilikaatit, jotka eivät liukene kumpaankaan väliaineeseen.

Jokainen likatyyppi vaatii erilaisia ​​strategioita tehokkaaseen poistoon kuivapesussa. Öljyliukoinen lika poistetaan menetelmällisesti orgaanisilla liuottimilla, koska ne liukenevat erinomaisesti poolittomiin liuottimiin. Vesiliukoisten tahrojen poistamiseen kuivapesuaineessa on oltava riittävästi vettä, koska vesi on ratkaisevan tärkeää tehokkaan lian poiston kannalta. Valitettavasti, koska veden liukenevuus kuivapesuaineisiin on vähäistä, niihin lisätään usein pinta-aktiivisia aineita veden integroimiseksi.

Pinta-aktiiviset aineet parantavat puhdistusaineen vesikapasiteettia ja auttavat varmistamaan vesiliukoisten epäpuhtauksien liukenemisen miselleihin. Lisäksi pinta-aktiiviset aineet voivat estää lian muodostumisen uusien kerrostumien jälkeen pesun jälkeen, mikä parantaa puhdistustehoa. Pieni veden lisääminen on välttämätöntä näiden epäpuhtauksien poistamiseksi, mutta liialliset määrät voivat johtaa kankaan vääristymiseen, joten tasapainoinen vesipitoisuus on tarpeen kuivapesuliuoksissa.

(5) Pesuvaikutukseen vaikuttavat tekijät

Pinta-aktiivisten aineiden adsorptio rajapinnoille ja siitä johtuva rajapintajännityksen pieneneminen on ratkaisevan tärkeää nestemäisen tai kiinteän lian poistamiseksi. Pesu on kuitenkin luonnostaan ​​monimutkaista, ja siihen vaikuttavat lukuisat tekijät jopa samanlaisissa pesuainetyypeissä. Näitä tekijöitä ovat pesuaineen pitoisuus, lämpötila, lian ominaisuudet, kuitutyypit ja kankaan rakenne.

① Pinta-aktiivisten aineiden pitoisuus: Pinta-aktiivisten aineiden muodostamilla miselleillä on keskeinen rooli pesussa. Pesutehokkuus kasvaa dramaattisesti, kun pitoisuus ylittää kriittisen misellipitoisuuden (CMC), joten tehokkaan pesun saavuttamiseksi pesuaineita tulisi käyttää CMC:tä korkeammilla pitoisuuksilla. CMC:tä suuremmat pesuainepitoisuudet kuitenkin vähentävät pesutulosta, joten liiallinen pitoisuus ei ole tarpeen.

② Lämpötilan vaikutus: Lämpötilalla on merkittävä vaikutus puhdistustehokkuuteen. Yleensä korkeammat lämpötilat helpottavat lian poistoa, mutta liiallisella lämmöllä voi olla haitallisia vaikutuksia. Lämpötilan nostaminen pyrkii edistämään lian leviämistä ja voi myös saada öljyisen lian emulgoitumaan helpommin. Tiheästi kudotuissa kankaissa kuitujen turpoaminen voi kuitenkin tahattomasti vähentää poistotehokkuutta.

Lämpötilan vaihtelut vaikuttavat myös pinta-aktiivisten aineiden liukoisuuteen, CMC:hen ja misellien määrään, ja siten puhdistustehokkuuteen. Monien pitkäketjuisten pinta-aktiivisten aineiden kohdalla alhaisemmat lämpötilat heikentävät liukoisuutta, joskus jopa alle niiden oman CMC:n; siksi optimaalisen toiminnan saavuttamiseksi voi olla tarpeen lämmittää niitä asianmukaisesti. Lämpötilan vaikutukset CMC:hen ja miselleihin eroavat toisistaan ​​ionisten ja ionittomien pinta-aktiivisten aineiden välillä: lämpötilan nostaminen tyypillisesti nostaa ionisten pinta-aktiivisten aineiden CMC:tä, mikä edellyttää pitoisuuden säätämistä.

③ Vaahto: Vaahtoamiskyky yhdistetään pesutehokkuuteen – enemmän vaahtoa ei tarkoita parempaa pesutulosta. Empiirinen näyttö viittaa siihen, että vähän vaahtoavat pesuaineet voivat olla yhtä tehokkaita. Vaahto voi kuitenkin auttaa lian poistossa tietyissä käyttötarkoituksissa, kuten astianpesussa, jossa vaahto auttaa poistamaan rasvaa, tai mattojen puhdistuksessa, jossa se nostaa likaa. Lisäksi vaahdon läsnäolo voi osoittaa, toimivatko pesuaineet; liiallinen rasva voi estää vaahdon muodostumista, kun taas vaahdon väheneminen merkitsee pesuaineen pitoisuuden laskua.

④ Kuitutyyppi ja tekstiilin ominaisuudet: Kemiallisen rakenteen lisäksi kuitujen ulkonäkö ja organisaatio vaikuttavat lian tarttumiseen ja poistoon. Karkeat tai litteät kuidut, kuten villa tai puuvilla, keräävät likaa helpommin kuin sileät kuidut. Tiiviisti kudotut kankaat saattavat aluksi estää lian kertymisen, mutta ne voivat haitata tehokasta pesua, koska likaantuminen on niissä rajoitettua.

⑤ Veden kovuus: Ca²⁺:n, Mg²⁺:n ja muiden metalli-ionien pitoisuudet vaikuttavat merkittävästi pesutulokseen, erityisesti anionisten pinta-aktiivisten aineiden tapauksessa, jotka voivat muodostaa liukenemattomia suoloja, jotka heikentävät puhdistustehoa. Kovassa vedessä, jopa riittävällä pinta-aktiivisten aineiden pitoisuudella, puhdistusteho jää heikommaksi kuin tislatussa vedessä. Optimaalisen pinta-aktiivisten aineiden suorituskyvyn saavuttamiseksi Ca²⁺:n pitoisuus on minimoitava alle 1 × 10⁻⁶ mol/l (CaCO₃ alle 0,1 mg/l), mikä usein edellyttää vedenpehmennysaineiden sisällyttämistä pesuaineformulaatioihin.