계면활성제의 기본 이론 (3)
일반적인 의미의 세탁은 운송수단 표면의 먼지를 제거하는 과정을 말합니다. 세탁 시 일부 화학 물질(예: 세제와 같은 계면활성제 물질)의 작용에 의해 먼지와 캐리어의 상호작용이 약화되거나 제거되어 먼지와 캐리어의 조합이 먼지와 세제의 조합으로 바뀌고, 마지막으로 먼지가 캐리어에서 분리됩니다. 세탁의 기본 과정은 캐리어 - 먼지 + 세제 = 캐리어 + 먼지 - 세제라는 간단한 관계로 표현할 수 있습니다.
세탁 과정은 일반적으로 두 단계로 나눌 수 있습니다. 첫째, 세제의 작용으로 먼지가 운반체에서 분리되고 둘째, 분리 된 먼지가 분산되어 매체에 매달려 있습니다. 세척 과정은 가역적인 과정이며, 먼지의 매체에 분산되어 부유 된 먼지는 매체에서 세척 된 물체로 다시 침전 될 수도 있습니다. 따라서 좋은 세제는 캐리어에서 먼지를 만드는 능력 외에도 먼지의 재 침착을 방지하기 위해 먼지를 분산시키고 일시 중단하는 능력이 더 좋아야합니다.
A. 먼지의 부착. 옷, 손 등은 물체와 먼지 사이에 어떤 종류의 상호 작용이 있기 때문에 먼지를 얻을 수 있습니다. 다양한 역할의 접착 대상의 먼지는 물리적 접착과 두 가지의 화학적 접착보다 더 이상 없습니다. 그을음, 먼지, 진흙, 모래, 카본 블랙 및 의류의 기타 접착력은 물리적 접착력입니다. 일반적으로 이러한 먼지의 접착을 통해 얼룩진 물체의 역할이 상대적으로 약하고 먼지를 제거하는 것도 상대적으로 쉽습니다. 다른 힘에 따라 먼지의 물리적 접착은 기계적 접착과 정전기력 접착으로 나눌 수 있습니다.
1, 기계적 접착은 일부 고체 먼지 (예 : 먼지, 모래)의 접착을 말합니다. 기계적 접착은 상대적으로 약한 먼지 접착으로 순전히 기계적 방법으로 거의 제거 할 수 있지만 먼지가 상대적으로 작 으면 (0.1um 미만) 제거하기가 더 어렵고 정전기력 접착은 주로 반대 하전 된 물체에 하전 된 먼지 입자의 역할에 있습니다. 대부분의 섬유질 제품은 물에서 음전하를 띠며 석회와 같은 양전하를 띠는 일부 먼지에 쉽게 달라붙습니다. 수용액 속의 카본 블랙 입자와 같이 음전하를 띠는 일부 먼지는 물 속의 양이온(예: Ca2+ ﹑ Mg2+ 등)에 의해 형성된 이온 브릿지(여러 이방성 전하 사이의 이온이 다리처럼 함께 작용)에 의해 섬유에 부착될 수 있습니다. 정전기 효과는 단순한 기계적 작용보다 강하기 때문에 상대적으로 먼지 제거가 어렵습니다.
2, 화학적 접착. 화학적 접착은 화학적 또는 수소 결합을 통해 먼지가 물체에 작용하는 현상을 말합니다. 극성 고체 먼지, 단백질, 녹 및 섬유 품목의 기타 접착력과 같은 섬유에는 카르복실, 하이드 록실, 아미드 및 기타 그룹, 이러한 그룹 및 유성 먼지 지방산, 지방 알코올이 포함되어있어 수소 결합을 형성하기 쉽습니다. 화학적 힘은 일반적으로 더 강하므로 먼지가 물체에 더 단단히 결합됩니다. 이런 종류의 먼지는 일반적인 방법으로는 제거하기 어렵기 때문에 특별한 방법이 필요합니다. 먼지의 접착 정도는 먼지 자체의 특성 및 먼지가 부착된 물체의 특성과 관련이 있습니다. 일반적으로 입자는 섬유질 품목에 쉽게 달라붙습니다. 고체 먼지의 입자가 작을수록 접착력이 강해집니다. 면, 유리 및 기타 극성 먼지와 같은 친수성 물체는 비극성 먼지보다 표면에 더 단단히 달라붙습니다. 비극성 먼지의 접착 강도는 극지방, 먼지, 점토 등과 같은 극성 먼지보다 크므로 제거 및 청소가 쉽지 않습니다.
둘째, 먼지 제거 메커니즘입니다. 세탁의 목적은 먼지를 제거하는 것입니다. 특정 온도 매체 (주로 물로 매체)에서 다양한 물리적 및 화학적 효과에 의해 생성 된 세제를 사용하면 특정 기계적 힘 (예 : 손으로 문지르 기, 세탁기 교반, 물 충격)의 작용으로 먼지와 세척 된 품목의 역할을 약화 시키거나 제거하여 오염 제거 목적에서 먼지와 세척 된 품목을 제거합니다.
1, 액체 먼지 제거 메커니즘. 액체 먼지의 대부분은 기름진 먼지이며, 기름은 대부분의 섬유 품목을 적실 수 있으며 섬유 재료 표면에 유막 층으로 어느 정도 퍼질 수 있습니다. 세탁 작업의 첫 번째 단계는 섬유의 매끄러운 고체 표면으로 볼 수있는 세탁 용액에 의한 표면의 습윤입니다. 액체 먼지의 제거는 일종의 컨볼루션에 의해 이루어집니다. 액체 먼지는 원래 표면에 퍼진 유막 형태로 존재하며 고체 표면, 즉 섬유 표면에 대한 세척액의 우선적 인 습윤 작용 (습윤제의 작용)에 따라 단계적으로 오일 비드로 말려서 세척액으로 대체되고 마지막으로 특정 외력의 작용으로 표면을 떠납니다.
2, 고체 먼지 제거 메커니즘. 그것은 주로 세척액에 의한 먼지 덩어리와 그 운반체 표면의 습윤입니다. 고체 먼지 및 그 담체의 표면에 계면 활성제의 흡착으로 인해 먼지와 표면 사이의 상호 작용이 감소하고 표면의 먼지 덩어리의 접착 강도가 감소하여 먼지 덩어리가 담체 표면에서 쉽게 제거됩니다. 뿐만 아니라 고체 먼지 및 그 담체의 표면에 계면 활성제, 특히 이온 계면 활성제의 흡착은 고체 먼지 및 그 담체 표면의 표면 전위를 증가시켜 먼지 제거에 더 유리할 가능성이 높습니다. 고체 또는 일반 섬유 표면은 일반적으로 수성 매체에서 음전하를 띠기 때문에 먼지 덩어리 또는 고체 표면에 확산 이중 전기 층이 형성될 수 있습니다. 동성 전하가 서로 밀어내기 때문에 물 속 고체 표면에서 먼지 플라즈마의 접착 강도가 약해집니다. 음이온 계면활성제를 첨가하면 음이온 계면활성제가 먼지 플라즈마와 고체 표면의 음의 표면 전위를 동시에 증가시킬 수 있기 때문에 이들 사이의 반발력이 강화되어 플라즈마의 접착력이 더욱 감소하고 먼지를 더 쉽게 제거할 수 있습니다.
비이온성 계면 활성제는 일반적인 하전 고체 표면에 흡착을 일으킬 수 있으며 계면 전위를 크게 변화시킬 수는 없지만 흡착 된 비이온성 계면 활성제는 표면에 일정 두께의 흡착 층을 형성하는 경향이있어 먼지의 재 침착을 방지하는 데 도움이됩니다. 양이온 성 계면 활성제의 경우, 흡착은 먼지 덩어리와 그 운반체 표면의 음의 표면 전위를 감소 시키거나 제거하여 먼지와 표면 사이의 반발력을 낮추어 먼지 제거에 도움이되지 않으며, 또한 양이온 성 계면 활성제가 고체 표면에 흡착 된 후 고체 표면은 종종 소수성이되어 표면의 습윤에 도움이되지 않고 세척에 도움이되지 않습니다.
3. 특수 오염 제거. 단백질, 전분, 인체 분비물, 주스, 차 주스 및 기타 이러한 먼지는 일반 계면활성제로 제거하기 어려우므로 특별한 처리 방법이 필요합니다.
셋째, 드라이 클리닝의 오염 제거 메커니즘입니다. 위의 소개는 물을 매체로 한 세척 효과에 대한 것이며, 소위 드라이 클리닝은 일반적으로 유기 용매, 특히 비극성 용매의 세척 방법을 말합니다. 물 세탁에 비해 드라이 클리닝은 더 부드러운 세탁 방법입니다. 드라이 클리닝에는 많은 기계적 작용이 필요하지 않기 때문에 의류가 손상 ﹑ 주름 및 변형을 일으키지 않으며 드라이 클리닝제는 물과 달리 팽창 및 수축 효과를 거의 일으키지 않습니다. 이 기술을 적절히 다루면 옷을 드라이클리닝하여 변형이나 변색이 없고 우수한 결과물의 수명을 연장할 수 있습니다.
다양한 종류의 먼지의 특성이 다르기 때문에 드라이클리닝 과정에서 먼지를 제거하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 동식물성 오일, 미네랄 오일, 그리스 등과 같은 지용성 먼지는 유기 용제에 쉽게 용해되며 드라이클리닝에서 쉽게 제거할 수 있습니다. 오일과 그리스에 대한 드라이클리닝 용제의 뛰어난 용해도는 기본적으로 분자 사이의 반데르발스 힘에서 비롯됩니다. 무기염, 당분, 단백질, 땀 등의 수용성 먼지를 제거하려면 드라이클리닝 세제에 적절한 양의 물을 첨가해야 하며, 그렇지 않으면 수용성 먼지가 의류에서 제거되기 어렵습니다. 그러나 물은 드라이 클리닝제에 용해하기가 더 어렵기 때문에 물의 양을 늘리려면 계면 활성제를 추가해야합니다. 드라이 클리닝제에 물이 있으면 먼지와 의류의 표면이 수분을 공급하여 계면 활성제의 극성 그룹과 상호 작용하기 쉬워 표면에 계면 활성제를 흡착하는 데 도움이됩니다. 또한 계면활성제가 미셀을 형성하면 수용성 먼지와 물이 미셀에 용해될 수 있습니다. 계면활성제는 드라이클리닝 용매의 수분 함량을 높이는 것 외에도 오염 제거 효과를 높이기 위해 먼지의 재부착을 방지하는 역할을 할 수 있습니다. 수용성 먼지를 제거하려면 소량의 물이 필요하지만 과도한 수분은 의류 변형, 주름 등을 유발할 수 있으므로 드라이클리닝제의 수분 함량을 적당히 조절해야 합니다.
재, 진흙, 흙, 카본 블랙 및 기타 고체 입자와 같이 수용성이나 지용성이 아닌 먼지는 일반적으로 정전기에 의해 흡착되거나 의류에 부착 된 기름과 먼지와 결합됩니다. 드라이 클리닝에서 용매 흐름 ﹑ 충격은 먼지의 정전기 흡착을 제거 할 수 있으며 드라이 클리닝제는 오일을 용해시켜 오일과 먼지의 조합이 드라이 클리닝제, 소량의 물 및 계면 활성제에서 벗어난 고체 입자의 의류에 부착되어 고체 먼지 입자가 의류에 재 침착되는 것을 방지하기 위해 안정적인 서스펜션 ﹑ 분산이 될 수 있도록 드라이 클리닝제에서 벗어난 고체 먼지 입자가 분산 될 수 있도록합니다.
넷째, 세탁의 역할에 영향을 미치는 요인입니다.
1. 계면활성제의 농도. 용액 내 계면활성제의 미셀은 세척 과정에서 중요한 역할을 합니다. 농도가 임계 미셀 농도(cmc)에 도달하면 세척 효과가 급격히 증가합니다. 따라서 세탁 효과가 좋으려면 용매의 세제 농도가 cmc 값보다 높아야 합니다. 그러나 계면 활성제의 농도가 cmc 값보다 높으면 세척 효과의 증가가 분명하지 않으며 계면 활성제의 농도를 너무 많이 높일 필요가 없습니다. 가용화에 의한 기름 얼룩 제거 시, 계면활성제의 농도가 cmc 값 이상이어도 농도에 따라 가용화 효과가 증가합니다. 예를 들어 옷의 소맷단이나 옷깃에 먼지가 많은 경우 세탁 시 세제를 덧발라 계면활성제의 기름에 대한 가용화 효과를 높일 수 있습니다.
2, 온도는 오염 제거 효과에 매우 중요한 영향을 미칩니다. 일반적으로 온도를 높이는 것은 먼지 제거에 좋지만 때로는 너무 높은 온도가 불리한 요인을 유발할 수도 있습니다. 온도 상승은 먼지의 확산에 유리하고, 고체 오일 스케일은 온도가 녹는점보다 높으면 쉽게 유화되며, 섬유도 온도 상승으로 인해 팽창 정도가 증가하며 이러한 모든 요인은 먼지 제거에 유리합니다. 그러나 콤팩트한 직물의 경우 섬유 팽창 후 섬유 사이의 마이크로 갭이 감소하여 먼지 제거에 불리합니다.
온도 변화는 계면활성제의 용해도, cmc 값, 미셀 크기 등에도 영향을 미쳐 세탁 효과에 영향을 미칩니다. 탄소 사슬이 긴 계면 활성제의 용해도는 온도가 낮을 때 더 작아지고 때로는 용해도가 cmc 값보다 더 낮아지므로 세척 온도를 적절히 높여야 합니다. 온도가 cmc 값과 미셀 크기에 미치는 영향은 이온성 계면활성제와 비이온성 계면활성제에 따라 다릅니다. 이온성 계면활성제의 경우 온도가 상승하면 일반적으로 cmc 값이 증가하고 미셀 크기가 감소하므로 세척액 내 계면활성제 농도를 높여야 합니다. 비이온성 계면활성제의 경우 온도가 상승하면 cmc 값이 감소하고 미셀 부피가 크게 증가하는데, 이는 적절한 온도 상승이 비이온성 계면활성제가 표면 활성 효과를 발휘하는 데 도움이 될 수 있음을 보여줍니다. 그러나 온도가 어는점을 초과해서는 안 됩니다. 가장 적합한 세탁 온도는 세제 제형 및 세탁 대상과 관련이 있습니다. 일부 세제는 실온에서 세탁 효과가 좋은 반면, 일부 세제는 냉온 세탁과 온 세탁 간에 오염 제거 효과가 크게 다릅니다.
3, 거품. 사람들은 종종 거품 용량과 세척 효과에 익숙해 져 세제 세척 효과의 거품력이 좋다고 생각합니다. 사실, 세척 효과와 거품의 양은 직접적인 관련이 없으며, 세척을위한 저 거품 세제를 사용하면 세척 효과가 고 거품 세제보다 나쁘지 않습니다.
거품은 세탁과 직접적인 관련이 없지만, 어떤 경우에는 거품이 먼지를 제거하는 데 도움이 될 수 있습니다. 예를 들어 손으로 설거지를 할 때 세제의 거품이 기름 방울을 옮길 수 있습니다. 카펫을 문지르면 거품이 먼지 및 기타 고체 먼지 입자를 제거 할 수 있으며 카펫 먼지는 먼지의 많은 부분을 차지하므로 카펫 청소제는 일정한 거품 능력을 가져야합니다. 샴푸, 샴푸 또는 목욕 시 액체에서 미세한 거품이 발생하여 사람들이 윤활감과 편안함을 느낄 때 거품 발생력도 중요합니다.
4, 섬유의 다양성과 직물의 물리적 특성. 섬유의 화학적 구조가 먼지의 접착 및 제거에 영향을 미칠 뿐만 아니라 섬유 형태의 외관과 원사 및 직물의 조직이 먼지 제거의 용이성에 영향을 미칩니다.
5, 물 경도. 물 속의 Ca2+, Mg2+ 및 기타 금속 이온의 농도는 세척 효과에 큰 영향을 미치며, 특히 음이온 성 계면 활성제가 칼슘 및 마그네슘 염을 형성하는 Ca2+ 및 Mg2+ 이온과 만나면 용해도가 낮아 오염 제거 능력이 저하됩니다. 경수에서는 계면활성제의 농도가 더 높더라도 오염 제거 효과는 증류수보다 훨씬 떨어집니다. 계면활성제가 최상의 세척 효과를 발휘하려면 물 속의 Ca2+ 이온 농도를 1×10-6mol/L(CaCO3는 0.1mg/L로 낮춰야 함) 이하로 낮춰야 합니다. 이를 위해서는 세제에 다양한 연수제를 첨가해야 합니다.
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