طبق جدول، سورفکتانت‌های مناسب برای استفاده به عنوان امولسیفایرهای روغن در آب، مقدار HLB بین ۳.۵ تا ۶ دارند، در حالی که این مقدار برای امولسیفایرهای آب در روغن بین ۸ تا ۱۸ است.

۲. تعیین مقادیر HLB (حذف شده).

07 امولسیون سازی و انحلال پذیری

امولسیون سیستمی است که وقتی یک مایع امتزاج‌ناپذیر به شکل ذرات ریز (قطرات یا کریستال‌های مایع) در مایع دیگر پراکنده می‌شود، تشکیل می‌شود. امولسیفایر که نوعی سورفکتانت است، برای تثبیت این سیستم ترمودینامیکی ناپایدار با کاهش انرژی سطحی ضروری است. فازی که به شکل قطره در امولسیون وجود دارد، فاز پراکنده (یا فاز داخلی) نامیده می‌شود، در حالی که فازی که یک لایه پیوسته تشکیل می‌دهد، محیط پراکندگی (یا فاز خارجی) نامیده می‌شود.

① امولسیفایرها و امولسیون‌ها

امولسیون‌های رایج اغلب از یک فاز به عنوان آب یا محلول آبی و فاز دیگر به عنوان یک ماده آلی مانند روغن‌ها یا موم‌ها تشکیل شده‌اند. بسته به پراکندگی آنها، امولسیون‌ها را می‌توان به صورت آب در روغن (W/O) که در آن روغن در آب پراکنده است، یا روغن در آب (O/W) که در آن آب در روغن پراکنده است، طبقه‌بندی کرد. علاوه بر این، امولسیون‌های پیچیده مانند W/O/W یا O/W/O می‌توانند وجود داشته باشند. امولسیفایرها با کاهش کشش بین سطحی و تشکیل غشاهای تک مولکولی، امولسیون‌ها را تثبیت می‌کنند. یک امولسیفایر باید در سطح مشترک جذب یا تجمع یابد تا کشش بین سطحی را کاهش دهد و به قطرات بار منتقل کند، دافعه الکترواستاتیک ایجاد کند، یا یک فیلم محافظ با ویسکوزیته بالا در اطراف ذرات تشکیل دهد. در نتیجه، موادی که به عنوان امولسیفایر استفاده می‌شوند باید دارای گروه‌های آمفی‌فیلیک باشند که سورفکتانت‌ها می‌توانند این گروه‌ها را فراهم کنند.

② روش‌های تهیه امولسیون و عوامل مؤثر بر پایداری

دو روش اصلی برای تهیه امولسیون‌ها وجود دارد: روش‌های مکانیکی، مایعات را به ذرات ریز در مایع دیگری پراکنده می‌کنند، در حالی که روش دوم شامل حل کردن مایعات به شکل مولکولی در مایع دیگر و ایجاد تجمع مناسب آنها است. پایداری یک امولسیون به توانایی آن در مقاومت در برابر تجمع ذرات که منجر به جداسازی فاز می‌شود، اشاره دارد. امولسیون‌ها سیستم‌های ترمودینامیکی ناپایدار با انرژی آزاد بالاتر هستند، بنابراین پایداری آنها نشان دهنده زمان لازم برای رسیدن به تعادل است، یعنی زمانی که طول می‌کشد تا یک مایع از امولسیون جدا شود. هنگامی که الکل‌های چرب، اسیدهای چرب و آمین‌های چرب در فیلم سطحی وجود دارند، استحکام غشاء به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد زیرا مولکول‌های آلی قطبی در لایه جذب شده کمپلکس تشکیل می‌دهند و غشای سطحی را تقویت می‌کنند.

امولسیفایرهایی که از دو یا چند سورفکتانت تشکیل شده‌اند، امولسیفایرهای مخلوط نامیده می‌شوند. امولسیفایرهای مخلوط در سطح مشترک آب-روغن جذب می‌شوند و برهمکنش‌های مولکولی می‌توانند کمپلکس‌هایی تشکیل دهند که کشش بین سطحی را به طور قابل توجهی کاهش می‌دهند، مقدار ماده جذب شده را افزایش می‌دهند و غشاهای بین سطحی متراکم‌تر و قوی‌تری تشکیل می‌دهند.

قطرات دارای بار الکتریکی به طور قابل توجهی بر پایداری امولسیون‌ها تأثیر می‌گذارند. در امولسیون‌های پایدار، قطرات معمولاً بار الکتریکی دارند. هنگامی که از امولسیفایرهای یونی استفاده می‌شود، انتهای آبگریز سورفکتانت‌های یونی در فاز روغنی قرار می‌گیرد، در حالی که انتهای آبدوست در فاز آبی باقی می‌ماند و به قطرات بار می‌دهد. بارهای مشابه بین قطرات باعث دافعه و جلوگیری از ادغام می‌شوند که این امر پایداری را افزایش می‌دهد. بنابراین، هرچه غلظت یون‌های امولسیفایر جذب شده روی قطرات بیشتر باشد، بار آنها بیشتر و پایداری امولسیون بیشتر می‌شود.

ویسکوزیته محیط پراکندگی نیز بر پایداری امولسیون تأثیر می‌گذارد. به‌طورکلی، محیط‌های با ویسکوزیته بالاتر، پایداری را بهبود می‌بخشند زیرا مانع حرکت براونی قطرات می‌شوند و احتمال برخورد را کاهش می‌دهند. مواد با وزن مولکولی بالا که در امولسیون حل می‌شوند، می‌توانند ویسکوزیته و پایداری محیط را افزایش دهند. علاوه بر این، مواد با وزن مولکولی بالا می‌توانند غشاهای بین سطحی قوی تشکیل دهند و امولسیون را بیشتر تثبیت کنند. در برخی موارد، افزودن پودرهای جامد می‌تواند به‌طور مشابه امولسیون‌ها را تثبیت کند. اگر ذرات جامد به‌طور کامل توسط آب خیس شوند و بتوانند توسط روغن خیس شوند، در سطح مشترک آب-روغن باقی می‌مانند. پودرهای جامد با افزایش ضخامت لایه در هنگام تجمع در سطح مشترک، امولسیون را تثبیت می‌کنند، دقیقاً مانند سورفکتانت‌های جذب‌شده.

سورفکتانت‌ها می‌توانند حلالیت ترکیبات آلی که پس از تشکیل میسل‌ها در محلول، نامحلول یا کمی محلول در آب هستند را به طور قابل توجهی افزایش دهند. در این زمان، محلول شفاف به نظر می‌رسد و این قابلیت، حل‌کنندگی نامیده می‌شود. سورفکتانت‌هایی که می‌توانند حل‌شدن را افزایش دهند، حل‌کننده نامیده می‌شوند، در حالی که ترکیبات آلی که حل می‌شوند، حل‌شونده نامیده می‌شوند.

08 فوم

فوم نقش بسیار مهمی در فرآیندهای شستشو ایفا می‌کند. فوم به یک سیستم پراکنده از گاز پراکنده در مایع یا جامد اشاره دارد که گاز به عنوان فاز پراکنده و مایع یا جامد به عنوان محیط پراکندگی عمل می‌کند و به عنوان فوم مایع یا فوم جامد شناخته می‌شود، مانند پلاستیک‌های فومی، شیشه فومی و بتن فومی.

(1) تشکیل کف

اصطلاح کف به مجموعه‌ای از حباب‌های هوا که توسط لایه‌های مایع از هم جدا شده‌اند، اشاره دارد. به دلیل اختلاف چگالی قابل توجه بین گاز (فاز پراکنده) و مایع (محیط پراکندگی) و ویسکوزیته پایین مایع، حباب‌های گاز به سرعت به سطح می‌آیند. تشکیل کف شامل ترکیب مقدار زیادی گاز در مایع است. سپس حباب‌ها به سرعت به سطح برمی‌گردند و تجمعی از حباب‌های هوا را که توسط یک لایه مایع حداقلی از هم جدا شده‌اند، ایجاد می‌کنند. کف دو ویژگی مورفولوژیکی متمایز دارد: اول، حباب‌های گاز اغلب شکل چندوجهی به خود می‌گیرند زیرا لایه نازک مایع در محل تقاطع حباب‌ها تمایل به نازک‌تر شدن دارد و در نهایت منجر به پارگی حباب می‌شود. دوم، مایعات خالص نمی‌توانند کف پایدار تشکیل دهند. حداقل دو جزء باید برای ایجاد کف وجود داشته باشد. یک محلول سورفکتانت یک سیستم تشکیل کف معمولی است که ظرفیت کف‌سازی آن با سایر خواص آن مرتبط است. سورفکتانت‌هایی با توانایی کف‌سازی خوب، عوامل کف‌ساز نامیده می‌شوند. اگرچه عوامل کف‌ساز توانایی کف‌سازی خوبی از خود نشان می‌دهند، کفی که تولید می‌کنند ممکن است دوام زیادی نداشته باشد، به این معنی که پایداری آنها تضمین نمی‌شود. برای بهبود پایداری کف، می‌توان موادی را اضافه کرد که پایداری را افزایش می‌دهند. اینها تثبیت‌کننده نامیده می‌شوند، که تثبیت‌کننده‌های رایج شامل لوریل دی اتانول آمین و اکسیدهای دودسیل دی متیل آمین هستند.

(2) پایداری کف

فوم یک سیستم ترمودینامیکی ناپایدار است؛ پیشرفت طبیعی آن منجر به پارگی می‌شود، بنابراین سطح کلی مایع کاهش می‌یابد و انرژی آزاد کم می‌شود. فرآیند کف‌زدایی شامل نازک شدن تدریجی فیلم مایع جداکننده گاز تا زمان وقوع پارگی است. میزان پایداری فوم در درجه اول تحت تأثیر سرعت تخلیه مایع و استحکام فیلم مایع است. عوامل مؤثر عبارتند از:

① کشش سطحی: از دیدگاه انرژی، کشش سطحی پایین‌تر به تشکیل کف کمک می‌کند اما پایداری کف را تضمین نمی‌کند. کشش سطحی پایین نشان‌دهنده اختلاف فشار کمتر است که منجر به تخلیه آهسته‌تر مایع و ضخیم شدن لایه مایع می‌شود که هر دو به پایداری کمک می‌کنند.

② ویسکوزیته سطح: عامل کلیدی در پایداری کف، استحکام لایه مایع است که در درجه اول توسط استحکام لایه جذب سطحی تعیین می‌شود و با ویسکوزیته سطح اندازه‌گیری می‌شود. نتایج تجربی نشان می‌دهد که محلول‌های با ویسکوزیته سطحی بالا به دلیل افزایش تعاملات مولکولی در لایه جذب شده که به طور قابل توجهی استحکام غشاء را افزایش می‌دهد، کف بادوام‌تری تولید می‌کنند.

۳- ویسکوزیته محلول: ویسکوزیته بالاتر در خود مایع، تخلیه مایع از غشاء را کند می‌کند و در نتیجه طول عمر لایه مایع را قبل از پارگی افزایش می‌دهد و پایداری کف را افزایش می‌دهد.

④ عمل «ترمیم» کشش سطحی: سورفکتانت‌های جذب‌شده به غشاء می‌توانند انبساط یا انقباض سطح فیلم را خنثی کنند؛ این عمل، عمل ترمیم نامیده می‌شود. هنگامی که سورفکتانت‌ها به فیلم مایع جذب می‌شوند و سطح آن را گسترش می‌دهند، غلظت سورفکتانت در سطح کاهش یافته و کشش سطحی افزایش می‌یابد. برعکس، انقباض منجر به افزایش غلظت سورفکتانت در سطح شده و متعاقباً کشش سطحی را کاهش می‌دهد.

⑤ نفوذ گاز از طریق فیلم مایع: به دلیل فشار مویینگی، حباب‌های کوچکتر در مقایسه با حباب‌های بزرگتر، فشار داخلی بالاتری دارند که منجر به نفوذ گاز از حباب‌های کوچک به حباب‌های بزرگتر می‌شود و باعث کوچک شدن حباب‌های کوچک و رشد حباب‌های بزرگتر می‌شود و در نهایت منجر به فروپاشی فوم می‌شود. استفاده مداوم از سورفکتانت‌ها، حباب‌های یکنواخت و با توزیع ریز ایجاد می‌کند و از کف‌زدایی جلوگیری می‌کند. با فشرده شدن محکم سورفکتانت‌ها در فیلم مایع، نفوذ گاز مختل می‌شود و در نتیجه پایداری فوم افزایش می‌یابد.

⑥ اثر بار سطحی: اگر فیلم مایع فوم بار یکسانی داشته باشد، دو سطح یکدیگر را دفع می‌کنند و از نازک شدن یا شکستن فیلم جلوگیری می‌کنند. سورفکتانت‌های یونی می‌توانند این اثر تثبیت‌کننده را ایجاد کنند. به طور خلاصه، استحکام فیلم مایع عامل تعیین‌کننده پایداری کف است. سورفکتانت‌هایی که به عنوان عوامل کف‌ساز و تثبیت‌کننده عمل می‌کنند، باید مولکول‌های جذب‌شده سطحی فشرده‌ای ایجاد کنند، زیرا این امر به طور قابل توجهی بر تعامل مولکولی بین سطحی تأثیر می‌گذارد، استحکام خود فیلم سطحی را افزایش می‌دهد و در نتیجه از جریان یافتن مایع از فیلم مجاور جلوگیری می‌کند و پایداری کف را قابل دستیابی‌تر می‌سازد.

(3) تخریب فوم

اصل اساسی تخریب کف شامل تغییر شرایطی است که کف تولید می‌کنند یا حذف عوامل تثبیت‌کننده کف، که منجر به روش‌های فیزیکی و شیمیایی کف‌زدایی می‌شود. کف‌زدایی فیزیکی ترکیب شیمیایی محلول کف‌آلود را حفظ می‌کند و در عین حال شرایطی مانند اختلالات خارجی، تغییرات دما یا فشار و همچنین عملیات فراصوت را تغییر می‌دهد که همگی روش‌های مؤثری برای از بین بردن کف هستند. کف‌زدایی شیمیایی به افزودن مواد خاصی اشاره دارد که با عوامل کف‌زا تعامل دارند تا استحکام لایه مایع درون کف را کاهش دهند، پایداری کف را کاهش دهند و کف‌زدایی حاصل شود. چنین موادی کف‌زدایی نامیده می‌شوند که بیشتر آنها سورفکتانت هستند. کف‌زدایی‌ها معمولاً توانایی قابل توجهی در کاهش کشش سطحی دارند و می‌توانند به راحتی به سطوح جذب شوند، با تعامل ضعیف‌تر بین مولکول‌های تشکیل‌دهنده، در نتیجه یک ساختار مولکولی با آرایش آزاد ایجاد می‌کنند. انواع کف‌زدایی متنوع هستند، اما عموماً سورفکتانت‌های غیر یونی هستند که الکل‌های شاخه‌دار، اسیدهای چرب، استرهای اسید چرب، پلی‌آمیدها، فسفات‌ها و روغن‌های سیلیکونی معمولاً به عنوان کف‌زدایی‌های عالی استفاده می‌شوند.

(4) فوم و تمیز کردن

مقدار کف مستقیماً با اثربخشی تمیز کردن مرتبط نیست؛ کف بیشتر به معنای تمیز کردن بهتر نیست. به عنوان مثال، سورفکتانت‌های غیر یونی ممکن است کف کمتری نسبت به صابون تولید کنند، اما ممکن است قابلیت تمیز کردن بهتری داشته باشند. با این حال، در شرایط خاص، کف می‌تواند به حذف کثیفی کمک کند. به عنوان مثال، کف حاصل از شستن ظرف‌ها به از بین بردن چربی کمک می‌کند، در حالی که تمیز کردن فرش‌ها به کف اجازه می‌دهد تا کثیفی و آلودگی‌های جامد را از بین ببرد. علاوه بر این، کف می‌تواند نشان‌دهنده اثربخشی شوینده باشد. چربی بیش از حد اغلب مانع تشکیل حباب می‌شود و باعث کمبود کف یا کاهش کف موجود می‌شود که نشان‌دهنده اثربخشی پایین شوینده است. علاوه بر این، کف می‌تواند به عنوان شاخصی برای تمیزی شستشو عمل کند، زیرا سطح کف در آب شستشو اغلب با غلظت کمتر شوینده کاهش می‌یابد.

09 فرآیند شستشو

به طور کلی، شستشو فرآیند حذف اجزای ناخواسته از جسم مورد تمیز کردن برای دستیابی به یک هدف خاص است. به طور معمول، شستشو به حذف آلودگی از سطح جسم اشاره دارد. در طول شستشو، برخی مواد شیمیایی (مانند مواد شوینده) برای تضعیف یا از بین بردن تعامل بین آلودگی و جسم مورد تمیز کردن عمل می‌کنند و پیوند بین آلودگی و جسم مورد تمیز کردن را به پیوند بین آلودگی و ماده تمیز کننده تبدیل می‌کنند و امکان جداسازی آنها را فراهم می‌کنند. با توجه به اینکه اشیاء مورد تمیز کردن و آلودگی‌هایی که نیاز به حذف دارند می‌توانند بسیار متفاوت باشند، شستشو فرآیندی پیچیده است که می‌توان آن را به رابطه زیر ساده کرد:

حامل • کثیفی + شوینده = حامل + کثیفی • شوینده. فرآیند شستشو را می‌توان به طور کلی به دو مرحله تقسیم کرد:

۱. خاک تحت تأثیر مواد شوینده از حامل جدا می‌شود.

۲. آلودگی جدا شده در محیط پخش و معلق می‌شود. فرآیند شستشو برگشت‌پذیر است، به این معنی که آلودگی پخش شده یا معلق می‌تواند دوباره روی جسم تمیز شده بنشیند. بنابراین، مواد شوینده مؤثر نه تنها باید توانایی جدا کردن آلودگی از حامل را داشته باشند، بلکه باید آلودگی را پخش و معلق کنند و از تجمع مجدد آن جلوگیری کنند.

(1) انواع کثیفی

حتی یک وسیله می‌تواند انواع، ترکیبات و مقادیر مختلفی از آلودگی را بسته به زمینه استفاده خود جمع کند. آلودگی‌های روغنی عمدتاً از روغن‌های مختلف حیوانی و گیاهی و روغن‌های معدنی (مانند نفت خام، نفت کوره، قطران زغال سنگ و غیره) تشکیل شده‌اند. آلودگی‌های جامد شامل ذرات معلق مانند دوده، گرد و غبار، زنگ‌زدگی و کربن سیاه هستند. در مورد آلودگی لباس، این آلودگی‌ها می‌توانند از ترشحات انسانی مانند عرق، چربی پوست و خون؛ لکه‌های مربوط به غذا مانند لکه‌های میوه یا روغن و چاشنی‌ها؛ بقایای لوازم آرایشی مانند رژ لب و لاک ناخن؛ آلاینده‌های جوی مانند دود، گرد و غبار و خاک؛ و لکه‌های اضافی مانند جوهر، چای و رنگ ناشی شوند. این نوع آلودگی‌ها را می‌توان به طور کلی به جامد، مایع و انواع خاص طبقه‌بندی کرد.

① آلودگی جامد: نمونه‌های رایج شامل ذرات دوده، گل و لای و گرد و غبار هستند که اکثر آنها دارای بار - اغلب با بار منفی - هستند که به راحتی به مواد فیبری می‌چسبند. آلودگی جامد عموماً در آب کمتر محلول است اما می‌تواند در مواد شوینده پراکنده و معلق شود. حذف ذرات کوچکتر از 0.1 میکرومتر می‌تواند به ویژه چالش برانگیز باشد.

② آلودگی‌های مایع: این آلودگی‌ها شامل مواد روغنی محلول در روغن هستند که شامل روغن‌های حیوانی، اسیدهای چرب، الکل‌های چرب، روغن‌های معدنی و اکسیدهای آنها می‌شوند. در حالی که روغن‌های حیوانی و گیاهی و اسیدهای چرب می‌توانند با قلیاها واکنش داده و صابون تشکیل دهند، الکل‌های چرب و روغن‌های معدنی تحت فرآیند صابونی شدن قرار نمی‌گیرند، اما می‌توانند توسط الکل‌ها، اترها و هیدروکربن‌های آلی حل شوند و توسط محلول‌های شوینده امولسیون و پراکنده شوند. آلودگی‌های روغنی مایع معمولاً به دلیل برهمکنش‌های قوی، محکم به مواد فیبری می‌چسبند.

۳- آلودگی‌های ویژه: این دسته شامل پروتئین‌ها، نشاسته‌ها، خون و ترشحات انسانی مانند عرق و ادرار و همچنین آب میوه‌ها و چای می‌شود. این مواد اغلب از طریق فعل و انفعالات شیمیایی به طور محکم به الیاف می‌چسبند و شستشوی آنها را دشوارتر می‌کنند. انواع مختلف آلودگی به ندرت به طور مستقل وجود دارند، بلکه با هم مخلوط می‌شوند و به صورت جمعی به سطوح می‌چسبند. اغلب، تحت تأثیرات خارجی، آلودگی می‌تواند اکسید، تجزیه یا پوسیده شود و اشکال جدیدی از آلودگی ایجاد کند.

(2) چسبندگی خاک

به دلیل تعاملات خاص بین جسم و آلودگی، کثیفی به موادی مانند لباس و پوست می‌چسبد. نیروی چسبندگی بین آلودگی و جسم می‌تواند ناشی از چسبندگی فیزیکی یا شیمیایی باشد.

① چسبندگی فیزیکی: چسبندگی آلودگی‌هایی مانند دوده، گرد و غبار و گل و لای تا حد زیادی شامل برهمکنش‌های فیزیکی ضعیفی است. به طور کلی، این نوع آلودگی‌ها به دلیل چسبندگی ضعیف‌ترشان که عمدتاً ناشی از نیروهای مکانیکی یا الکترواستاتیکی است، می‌توانند نسبتاً به راحتی از بین بروند.

الف) چسبندگی مکانیکی**: این نوع چسبندگی معمولاً به آلودگی‌های جامدی مانند گرد و غبار یا شن اشاره دارد که از طریق روش‌های مکانیکی به سطح می‌چسبند و پاک کردن آنها نسبتاً آسان است، اگرچه ذرات کوچکتر از 0.1 میکرومتر به سختی پاک می‌شوند.

ب: چسبندگی الکترواستاتیک**: این شامل ذرات باردار آلودگی است که با مواد با بار مخالف برهمکنش می‌کنند؛ معمولاً مواد فیبری بارهای منفی دارند که به آنها اجازه می‌دهد ذرات چسبنده با بار مثبت مانند نمک‌های خاص را جذب کنند. برخی از ذرات با بار منفی هنوز هم می‌توانند از طریق پل‌های یونی تشکیل شده توسط یون‌های مثبت در محلول، روی این الیاف جمع شوند.

② چسبندگی شیمیایی: این به چسبندگی آلودگی به یک جسم از طریق پیوندهای شیمیایی اشاره دارد. به عنوان مثال، آلودگی‌های جامد قطبی یا موادی مانند زنگ زدگی به دلیل پیوندهای شیمیایی تشکیل شده با گروه‌های عاملی مانند گروه‌های کربوکسیل، هیدروکسیل یا آمین موجود در مواد فیبری، تمایل به چسبندگی محکم دارند. این پیوندها برهمکنش‌های قوی‌تری ایجاد می‌کنند و حذف چنین آلودگی‌هایی را دشوارتر می‌کنند. برای تمیز کردن مؤثر، ممکن است به روش‌های خاصی نیاز باشد. میزان چسبندگی آلودگی هم به خواص خود آلودگی و هم به خواص سطحی که به آن می‌چسبد بستگی دارد.

(3) مکانیسم‌های حذف آلودگی

هدف شستشو از بین بردن کثیفی است. این شامل استفاده از واکنش‌های فیزیکی و شیمیایی متنوع مواد شوینده برای تضعیف یا از بین بردن چسبندگی بین کثیفی و اقلام شسته شده، با کمک نیروهای مکانیکی (مانند شستشوی دستی، هم زدن ماشین لباسشویی یا ضربه آب) است که در نهایت منجر به جداسازی کثیفی می‌شود.

① مکانیسم حذف آلودگی مایع

الف) رطوبت: بیشتر کثیفی‌های مایع، روغنی هستند و تمایل دارند اقلام مختلف فیبری را خیس کنند و یک لایه روغنی روی سطوح آنها تشکیل دهند. اولین مرحله در شستشو، عملکرد مواد شوینده است که باعث خیس شدن سطح می‌شود.
ب: مکانیسم جمع شدن برای حذف روغن: مرحله دوم حذف آلودگی مایع از طریق فرآیند جمع شدن اتفاق می‌افتد. آلودگی مایع که به صورت یک لایه نازک روی سطح پخش می‌شود، به دلیل خیس شدن ترجیحی سطح فیبری توسط مایع شستشو، به تدریج به قطرات تبدیل می‌شود و در نهایت با مایع شستشو جایگزین می‌شود.

② مکانیسم حذف آلودگی جامد

برخلاف آلودگی‌های مایع، حذف آلودگی‌های جامد به توانایی مایع شستشو در مرطوب کردن ذرات آلودگی و سطح ماده حامل متکی است. جذب سورفکتانت‌ها روی سطوح آلودگی‌های جامد و ماده حامل، نیروهای برهمکنش آنها را کاهش می‌دهد و در نتیجه قدرت چسبندگی ذرات آلودگی را کاهش می‌دهد و حذف آنها را آسان‌تر می‌کند. علاوه بر این، سورفکتانت‌ها، به ویژه سورفکتانت‌های یونی، می‌توانند پتانسیل الکتریکی آلودگی‌های جامد و ماده سطحی را افزایش دهند و حذف بیشتر را تسهیل کنند.

سورفکتانت‌های غیر یونی تمایل به جذب روی سطوح جامد با بار الکتریکی عمومی دارند و می‌توانند یک لایه جذب قابل توجه تشکیل دهند که منجر به کاهش جابجایی مجدد آلودگی می‌شود. با این حال، سورفکتانت‌های کاتیونی ممکن است پتانسیل الکتریکی آلودگی و سطح حامل را کاهش دهند که منجر به کاهش دافعه و مانع از حذف آلودگی می‌شود.

③ حذف آلودگی‌های ویژه

شوینده‌های معمولی ممکن است با لکه‌های سرسخت ناشی از پروتئین‌ها، نشاسته‌ها، خون و ترشحات بدن مقابله کنند. آنزیم‌هایی مانند پروتئاز می‌توانند با تجزیه پروتئین‌ها به اسیدهای آمینه محلول یا پپتیدها، لکه‌های پروتئینی را به طور مؤثر از بین ببرند. به طور مشابه، نشاسته‌ها می‌توانند توسط آمیلاز به قندها تجزیه شوند. لیپازها می‌توانند به تجزیه ناخالصی‌های تری‌اسیل‌گلیسرول که اغلب از طریق روش‌های مرسوم به سختی از بین می‌روند، کمک کنند. لکه‌های ناشی از آبمیوه‌ها، چای یا جوهر گاهی اوقات به عوامل اکسیدکننده یا احیاکننده نیاز دارند که با گروه‌های تولیدکننده رنگ واکنش می‌دهند تا آنها را به قطعات محلول‌تر در آب تجزیه کنند.

(4) مکانیسم خشکشویی

نکات ذکر شده در درجه اول مربوط به شستشو با آب است. با این حال، به دلیل تنوع پارچه‌ها، برخی از مواد ممکن است به خوبی به شستشو با آب پاسخ ندهند و منجر به تغییر شکل، محو شدن رنگ و غیره شوند. بسیاری از الیاف طبیعی هنگام خیس شدن منبسط می‌شوند و به راحتی منقبض می‌شوند و منجر به تغییرات ساختاری نامطلوب می‌شوند. بنابراین، خشکشویی، معمولاً با استفاده از حلال‌های آلی، اغلب برای این منسوجات ترجیح داده می‌شود.

خشکشویی در مقایسه با شستشوی با آب، ملایم‌تر است، زیرا اقدامات مکانیکی که می‌تواند به لباس‌ها آسیب برساند را به حداقل می‌رساند. برای حذف مؤثر آلودگی در خشکشویی، آلودگی به سه نوع اصلی طبقه‌بندی می‌شود:

۱- آلودگی‌های محلول در روغن: این آلودگی‌ها شامل روغن‌ها و چربی‌هایی هستند که به راحتی در حلال‌های خشکشویی حل می‌شوند.

② کثیفی محلول در آب: این نوع کثیفی می‌تواند در آب حل شود اما در حلال‌های خشکشویی حل نمی‌شود و شامل نمک‌های معدنی، نشاسته‌ها و پروتئین‌ها است که ممکن است پس از تبخیر آب متبلور شوند.

۳- کثیفی‌هایی که نه در روغن و نه در آب حل نمی‌شوند: این شامل موادی مانند کربن سیاه و سیلیکات‌های فلزی می‌شود که در هیچ یک از این دو محیط حل نمی‌شوند.

هر نوع آلودگی برای حذف مؤثر در طول خشکشویی به استراتژی‌های متفاوتی نیاز دارد. آلودگی‌های محلول در روغن به دلیل حلالیت عالی در حلال‌های غیرقطبی، به صورت روش‌شناختی با استفاده از حلال‌های آلی حذف می‌شوند. برای لکه‌های محلول در آب، باید آب کافی در ماده خشکشویی وجود داشته باشد زیرا آب برای حذف مؤثر آلودگی بسیار مهم است. متأسفانه، از آنجایی که آب حلالیت کمی در مواد خشکشویی دارد، اغلب سورفکتانت‌ها برای کمک به ادغام آب اضافه می‌شوند.

سورفکتانت‌ها ظرفیت جذب آب توسط ماده شوینده را افزایش می‌دهند و به حل شدن ناخالصی‌های محلول در آب در میسل‌ها کمک می‌کنند. علاوه بر این، سورفکتانت‌ها می‌توانند از تشکیل رسوبات جدید پس از شستشو توسط کثیفی جلوگیری کنند و اثربخشی تمیز کردن را افزایش دهند. افزودن مقدار کمی آب برای از بین بردن این ناخالصی‌ها ضروری است، اما مقادیر بیش از حد آن می‌تواند منجر به تغییر شکل پارچه شود، بنابراین نیاز به مقدار متعادلی از آب در محلول‌های خشکشویی وجود دارد.

(5) عوامل مؤثر بر عمل شستشو

جذب سورفکتانت‌ها روی سطوح مشترک و کاهش کشش بین سطحی حاصل از آن برای از بین بردن آلودگی‌های مایع یا جامد بسیار مهم است. با این حال، شستشو ذاتاً پیچیده است و حتی در انواع شوینده‌های مشابه نیز تحت تأثیر عوامل متعددی قرار می‌گیرد. این عوامل شامل غلظت شوینده، دما، خواص آلودگی، انواع الیاف و ساختار پارچه است.

① غلظت سورفکتانت‌ها: میسل‌های تشکیل شده توسط سورفکتانت‌ها نقش محوری در شستشو دارند. هنگامی که غلظت از غلظت بحرانی میسل (CMC) فراتر رود، راندمان شستشو به طرز چشمگیری افزایش می‌یابد، از این رو برای شستشوی مؤثر باید از مواد شوینده در غلظت‌های بالاتر از CMC استفاده شود. با این حال، غلظت مواد شوینده بالاتر از CMC بازده را کاهش می‌دهد و غلظت اضافی را غیرضروری می‌کند.

② تأثیر دما: دما تأثیر عمیقی بر کارایی تمیز کردن دارد. به‌طورکلی، دماهای بالاتر، حذف آلودگی را تسهیل می‌کنند؛ با این حال، گرمای بیش از حد ممکن است اثرات نامطلوبی داشته باشد. افزایش دما به پراکندگی آلودگی کمک می‌کند و همچنین ممکن است باعث شود آلودگی‌های روغنی راحت‌تر امولسیون شوند. با این حال، در پارچه‌های متراکم بافته شده، افزایش دما که باعث تورم الیاف می‌شود، می‌تواند به‌طور ناخواسته راندمان حذف را کاهش دهد.

نوسانات دما همچنین بر حلالیت سورفکتانت، CMC و تعداد میسل‌ها تأثیر می‌گذارد و بنابراین بر راندمان تمیز کردن تأثیر می‌گذارد. برای بسیاری از سورفکتانت‌های زنجیره بلند، دماهای پایین‌تر، حلالیت را کاهش می‌دهند، گاهی اوقات به کمتر از CMC خودشان؛ بنابراین، گرم کردن مناسب ممکن است برای عملکرد بهینه ضروری باشد. تأثیرات دما بر CMC و میسل‌ها برای سورفکتانت‌های یونی در مقابل غیر یونی متفاوت است: افزایش دما معمولاً CMC سورفکتانت‌های یونی را افزایش می‌دهد، بنابراین نیاز به تنظیم غلظت دارد.

۳- کف: یک تصور غلط رایج وجود دارد که توانایی کف کردن را با اثربخشی شستشو مرتبط می‌کند - کف بیشتر به معنای شستشوی بهتر نیست. شواهد تجربی نشان می‌دهد که شوینده‌های کم کف می‌توانند به همان اندازه مؤثر باشند. با این حال، کف ممکن است در برخی کاربردها به حذف آلودگی کمک کند، مانند شستشوی ظرف‌ها، که در آن کف به جابجایی چربی کمک می‌کند یا در تمیز کردن فرش، که در آن آلودگی را از بین می‌برد. علاوه بر این، وجود کف می‌تواند نشان دهد که آیا شوینده‌ها مؤثر هستند یا خیر. چربی اضافی می‌تواند مانع تشکیل کف شود، در حالی که کاهش کف نشان‌دهنده کاهش غلظت شوینده است.

④ نوع الیاف و خواص پارچه: فراتر از ساختار شیمیایی، ظاهر و نحوه قرارگیری الیاف بر چسبندگی و سختی حذف آلودگی تأثیر می‌گذارد. الیاف با ساختارهای زبر یا صاف، مانند پشم یا پنبه، تمایل دارند آلودگی را راحت‌تر از الیاف صاف به دام بیندازند. پارچه‌های با بافت متراکم ممکن است در ابتدا در برابر تجمع آلودگی مقاومت کنند، اما به دلیل دسترسی محدود به آلودگی‌های به دام افتاده، می‌توانند مانع شستشوی مؤثر شوند.

⑤ سختی آب: غلظت Ca²⁺، Mg²⁺ و سایر یون‌های فلزی به طور قابل توجهی بر نتایج شستشو تأثیر می‌گذارند، به ویژه برای سورفکتانت‌های آنیونی، که می‌توانند نمک‌های نامحلول تشکیل دهند که باعث کاهش اثربخشی تمیزکنندگی می‌شوند. در آب سخت، حتی با غلظت کافی سورفکتانت، اثربخشی تمیزکنندگی در مقایسه با آب مقطر کم است. برای عملکرد بهینه سورفکتانت، غلظت Ca²⁺ باید به کمتر از 1×10⁻⁶ مول بر لیتر (CaCO₃ کمتر از 0.1 میلی‌گرم بر لیتر) کاهش یابد، که اغلب مستلزم گنجاندن عوامل نرم‌کننده آب در فرمولاسیون مواد شوینده است.