1. Մակերեսային լարվածություն
Հեղուկի մակերևույթի վրա երկարության միավորի վրա ազդող կծկման ուժը կոչվում է մակերևութային լարվածություն, որը չափվում է Ն • մ-1-ով։
2. Մակերեսային ակտիվություն և մակերևութային ակտիվ նյութ
Լուծիչների մակերեսային լարվածությունը նվազեցնելու հատկությունը կոչվում է մակերեսային ակտիվություն, իսկ մակերեսային ակտիվություն ունեցող նյութերը՝ մակերեսային ակտիվ նյութեր։
Մակերևութային ակտիվ նյութերը վերաբերում են մակերևութային ակտիվ նյութերին, որոնք կարող են ջրային լուծույթներում առաջացնել միցելներ և այլ ագրեգատներ, ունեն բարձր մակերևութային ակտիվություն, ինչպես նաև ունեն թրջող, էմուլգացնող, փրփրացնող, լվացող և այլ գործառույթներ։
3. Մակերևութային ակտիվ նյութի մոլեկուլային կառուցվածքային բնութագրերը
Մակերևութային ակտիվ նյութերը օրգանական միացություններ են՝ հատուկ կառուցվածքներով և հատկություններով, որոնք կարող են զգալիորեն փոխել երկու փուլերի միջև միջերեսային լարվածությունը կամ հեղուկների (սովորաբար ջրի) մակերեսային լարվածությունը և ունեն թրջելու, փրփրացնելու, էմուլգացնելու և լվացելու հատկություններ։
Կառուցվածքային առումով, մակերևութային ակտիվ նյութերը ունեն ընդհանուր հատկանիշ՝ իրենց մոլեկուլներում պարունակում են երկու տարբեր ֆունկցիոնալ խմբեր: Մի ծայրը երկար շղթայով ոչ բևեռային խումբ է, որը լուծելի է յուղում, բայց անլուծելի է ջրում, որը հայտնի է որպես հիդրոֆոբ կամ հիդրոֆոբ խումբ: Այս հիդրոֆոբ խմբերը սովորաբար երկար շղթայով ածխաջրածիններ են, երբեմն նաև օրգանական ֆտոր, սիլիցիում-օրգանական, ֆոսֆոր-օրգանական, անագային շղթաներ և այլն: Մյուս ծայրը ջրում լուծելի ֆունկցիոնալ խումբ է, այսինքն՝ հիդրոֆիլ կամ հիդրոֆիլ խումբ: Հիդրոֆիլ խումբը պետք է ունենա բավարար հիդրոֆիլություն՝ ապահովելու համար, որ ամբողջ մակերևութային ակտիվ նյութը լուծելի լինի ջրում և ունենա անհրաժեշտ լուծելիություն: Մակերևութային ակտիվ նյութերում հիդրոֆիլ և հիդրոֆոբ խմբերի առկայության պատճառով դրանք կարող են լուծվել հեղուկ փուլի առնվազն մեկ փուլում: Մակերևութային ակտիվ նյութերի հիդրոֆիլ և օլեոֆիլ հատկությունները կոչվում են ամֆիֆիլություն:
4. Մակերևութային ակտիվ նյութերի տեսակները
Մակերևութային ակտիվ նյութերը ամֆիֆիլ մոլեկուլներ են, որոնք ունեն և՛ հիդրոֆոբ, և՛ հիդրոֆիլ խմբեր: Մակերևութային ակտիվ նյութերի հիդրոֆոբ խմբերը սովորաբար կազմված են երկար շղթայով ածխաջրածիններից, ինչպիսիք են ուղիղ շղթայով ալկիլ C8-C20-ը, ճյուղավորված շղթայով ալկիլ C8-C20-ը, ալկիլֆենիլը (8-16 ալկիլ ածխածնի ատոմներով) և այլն: Հիդրոֆոբ խմբերի տարբերությունը հիմնականում կայանում է ածխածնային ջրածնային շղթաների կառուցվածքային փոփոխություններում՝ համեմատաբար փոքր տարբերություններով, մինչդեռ կան հիդրոֆիլ խմբերի ավելի շատ տեսակներ: Հետևաբար, մակերևութային ակտիվ նյութերի հատկությունները հիմնականում կապված են հիդրոֆիլ խմբերի հետ՝ հիդրոֆոբ խմբերի չափի և ձևի հետ միասին: Հիդրոֆիլ խմբերի կառուցվածքային փոփոխությունները ավելի մեծ են, քան հիդրոֆոբ խմբերինը, ուստի մակերևութային ակտիվ նյութերի դասակարգումը սովորաբար հիմնված է հիդրոֆիլ խմբերի կառուցվածքի վրա: Այս դասակարգումը հիմնականում հիմնված է հիդրոֆիլ խմբերի իոնային լինելու վրա՝ դրանք բաժանելով անիոնային, կատիոնային, ոչ իոնային, ցվիտերիոնային և այլ հատուկ տեսակի մակերևութային ակտիվ նյութերի:
5. Մակերևութային ակտիվ նյութի ջրային լուծույթի բնութագրերը
① Մակերեսային ակտիվ նյութերի ադսորբցիա միջերեսներում
Մակերևութային ակտիվ նյութերի մոլեկուլներն ունեն լիպոֆիլ և հիդրոֆիլ խմբեր, ինչը դրանք դարձնում է ամֆիֆիլ մոլեկուլներ: Ջուրը ուժեղ բևեռային հեղուկ է: Երբ մակերևութային ակտիվ նյութերը լուծվում են ջրում, բևեռականության նմանության և բևեռականության տարբերության վանողականության սկզբունքի համաձայն, դրանց հիդրոֆիլ խմբերը ձգվում են դեպի ջրային փուլը և լուծվում ջրում, մինչդեռ դրանց լիպոֆիլ խմբերը վանում են ջուրը և լքում այն: Արդյունքում, մակերևութային ակտիվ նյութերի մոլեկուլները (կամ իոնները) ադսորբվում են երկու փուլերի միջև ընկած միջերեսում՝ նվազեցնելով երկու փուլերի միջև ընկած միջերեսային լարվածությունը: Որքան շատ մակերևութային ակտիվ նյութերի մոլեկուլներ (կամ իոններ) ադսորբվեն միջերեսին, այնքան ավելի մեծ է միջերեսային լարվածության նվազումը:
② Ադսորբցիոն թաղանթի որոշ հատկություններ
Ադսորբցիոն թաղանթի մակերևութային ճնշումը. Մակերևութային ակտիվ նյութերը ադսորբվում են գազ-հեղուկ միջերեսում՝ առաջացնելով ադսորբցիոն թաղանթ: Եթե միջերեսի վրա տեղադրվում է շփում չունեցող շարժական լողացող թիթեղ, և լողացող թիթեղը մղում է ադսորբցիոն թաղանթը լուծույթի մակերևույթի երկայնքով, թաղանթը ճնշում է գործադրում լողացող թիթեղի վրա, որը կոչվում է մակերևութային ճնշում:
Մակերեսային մածուցիկություն. Ինչպես մակերեսային ճնշումը, մակերեսային մածուցիկությունը նույնպես անլուծելի մոլեկուլային թաղանթների դրսևորած հատկություն է: Պլատինե օղակը կախեք բարակ մետաղական մետաղալարով, դրա հարթությունը շփվեք լվացարանի ջրի մակերեսի հետ, պտտեք պլատինե օղակը, պլատինե օղակը կխանգարվի ջրի մածուցիկությանը, և ամպլիտուդը աստիճանաբար կնվազի, որի համաձայն կարելի է չափել մակերեսային մածուցիկությունը: Մեթոդը հետևյալն է. նախ փորձարկումներ անցկացրեք մաքուր ջրի մակերեսի վրա, չափեք ամպլիտուդային թուլացումը, ապա չափեք թուլացումը մակերեսային դիմակի ձևավորումից հետո և հաշվարկեք մակերեսային դիմակի մածուցիկությունը երկուսի տարբերությունից:
Մակերեսային մածուցիկությունը սերտորեն կապված է մակերեսային դիմակի կարծրության հետ։ Քանի որ ադսորբցիոն թաղանթն ունի մակերեսային ճնշում և մածուցիկություն, այն պետք է լինի առաձգական։ Որքան բարձր են ադսորբցիոն թաղանթի մակերեսային ճնշումը և մածուցիկությունը, այնքան մեծ է դրա առաձգականության մոդուլը։ Մակերեսային ադսորբցիոն թաղանթի առաձգականության մոդուլը մեծ նշանակություն ունի փրփուրի կայունացման գործընթացում։
③ Միցելների ձևավորում
Մակերևութային ակտիվ նյութերի նոսր լուծույթը հետևում է իդեալական լուծույթների օրենքներին: Լուծույթի մակերեսին մակերևութային ակտիվ նյութերի ադսորբցիայի քանակը մեծանում է լուծույթի կոնցենտրացիայի հետ մեկտեղ: Երբ կոնցենտրացիան հասնում կամ գերազանցում է որոշակի արժեքը, ադսորբցիայի քանակը այլևս չի աճում: Լուծույթում այս ավելցուկային մակերևութային ակտիվ նյութերի մոլեկուլները անկարգ են կամ գոյություն ունեն կանոնավոր ձևով: Ե՛վ պրակտիկան, և՛ տեսությունը ցույց են տվել, որ դրանք լուծույթում առաջացնում են ագրեգատներ, որոնք կոչվում են միցելներ:
Կրիտիկական միցելային կոնցենտրացիա. Լուծույթում մակերևութային ակտիվ նյութերի կողմից միցելներ առաջացնող նվազագույն կոնցենտրացիան կոչվում է կրիտիկական միցելային կոնցենտրացիա։
④ Սովորական մակերևութային ակտիվ նյութի CMC արժեքը։
6. Հիդրոֆիլային և օլեոֆիլային հավասարակշռության արժեք
HLB-ն նշանակում է հիդրոֆիլային լիպոֆիլային հավասարակշռություն, որը ներկայացնում է մակերևութային ակտիվ նյութի հիդրոֆիլային և լիպոֆիլային խմբերի հիդրոֆիլային և լիպոֆիլային հավասարակշռության արժեքները, այսինքն՝ մակերևութային ակտիվ նյութի HLB արժեքը: Բարձր HLB արժեքը ցույց է տալիս մոլեկուլի ուժեղ հիդրոֆիլությունը և թույլ լիպոֆիլությունը. ընդհակառակը, այն ունի ուժեղ լիպոֆիլություն և թույլ հիդրոֆիլություն:
① HLB արժեքի վերաբերյալ կանոնակարգեր
HLB արժեքը հարաբերական արժեք է, ուստի HLB արժեքը որպես ստանդարտ ձևակերպելիս հիդրոֆիլ հատկություններ չունեցող պարաֆինի HLB արժեքը սահմանվում է 0, մինչդեռ ջրում ուժեղ լուծելիություն ունեցող նատրիումի դոդեցիլ սուլֆատի HLB արժեքը սահմանվում է 40: Հետևաբար, մակերևութային ակտիվ նյութերի HLB արժեքը սովորաբար 1-40 միջակայքում է: Ընդհանուր առմամբ, 10-ից փոքր HLB արժեքներով էմուլգատորները լիպոֆիլ են, մինչդեռ 10-ից մեծ HLB արժեքներով էմուլգատորները՝ հիդրոֆիլ: Հետևաբար, լիպոֆիլությունից հիդրոֆիլության անցման կետը մոտավորապես 10 է:
7. Էմուլգացման և լուծելիացման էֆեկտներ
Երկու չխառնվող հեղուկներ, որոնցից մեկը ձևավորվում է մյուսի մեջ մասնիկների (կաթիլների կամ հեղուկ բյուրեղների) ցրմամբ, կոչվում են էմուլսիաներ: Էմուլսիա ձևավորելիս երկու հեղուկների միջև միջերեսային մակերեսը մեծանում է, ինչը համակարգը դարձնում է թերմոդինամիկորեն անկայուն: Էմուլսիան կայունացնելու համար անհրաժեշտ է ավելացնել երրորդ բաղադրիչ՝ էմուլգատոր՝ համակարգի միջերեսային էներգիան նվազեցնելու համար: Էմուլգատորները պատկանում են մակերևութային ակտիվ նյութերի շարքին, և դրանց հիմնական գործառույթը էմուլգատորների դեր խաղալն է: Էմուլսիայում կաթիլների առկայությունը կոչվում է ցրված փուլ (կամ ներքին փուլ, անընդհատ փուլ), իսկ մյուս միացված փուլը՝ ցրված միջավայր (կամ արտաքին փուլ, անընդհատ փուլ):
① Էմուլգատորներ և էմուլսիաներ
Սովորական էմուլսիաները բաղկացած են ջրի կամ ջրային լուծույթի մեկ փուլից, իսկ մյուս փուլից՝ ջրի հետ անխառն օրգանական միացություններից, ինչպիսիք են յուղերը, մոմերը և այլն: Ջրի և յուղի կողմից առաջացած էմուլսիան կարելի է բաժանել երկու տեսակի՝ կախված դրանց դիսպերսիայից. ջրում դիսպերսված յուղը առաջացնում է ջուր յուղի մեջ էմուլսիա, որը ներկայացված է O/W (յուղ/ջուր) ձևով. յուղի մեջ դիսպերսված ջուրը առաջացնում է ջուր յուղի մեջ էմուլսիա, որը ներկայացված է W/O (ջուր/յուղ) ձևով: Բացի այդ, կարող են առաջանալ նաև բարդ ջուր յուղի մեջ ջրի մեջ W/O/W և յուղի մեջ ջրի մեջ յուղի մեջ O/W/O էմուլսիաներ:
Էմուլգատորը կայունացնում է էմուլսիան՝ նվազեցնելով միջերեսային լարվածությունը և ձևավորելով միաշերտ դեմքի դիմակ։
Էմուլգատորներին ներկայացվող պահանջները էմուլգացիայի գործընթացում. ա. էմուլգատորները պետք է կարողանան ադսորբել կամ հարստացնել երկու փուլերի միջև ընկած միջերեսում՝ նվազեցնելով միջերեսային լարվածությունը։ բ. Էմուլգատորները պետք է մասնիկներին հաղորդեն էլեկտրական լիցք՝ առաջացնելով էլեկտրաստատիկ վանողականություն մասնիկների միջև կամ մասնիկների շուրջ ձևավորելով կայուն, բարձր մածուցիկ պաշտպանիչ թաղանթ։ Այսպիսով, էմուլգատորների դերում օգտագործվող նյութերը պետք է ունենան ամֆիֆիլ խմբեր՝ էմուլգացնող ազդեցություն ունենալու համար, և մակերևութային ակտիվ նյութերը կարող են բավարարել այս պահանջը։
② Էմուլսիաների պատրաստման մեթոդները և էմուլսիայի կայունությանը ազդող գործոնները
Էմուլսիաներ պատրաստելու երկու մեթոդ կա՝ մեկը՝ մեխանիկական մեթոդների կիրառումն է՝ հեղուկը մեկ այլ հեղուկի մեջ փոքր մասնիկների վերածելու համար, որը լայնորեն կիրառվում է արդյունաբերության մեջ էմուլսիաներ պատրաստելու համար։ Մեկ այլ մեթոդ է՝ մոլեկուլային վիճակում գտնվող հեղուկը լուծել մեկ այլ հեղուկի մեջ, այնուհետև թույլ տալ, որ այն համապատասխանաբար ագրեգացվի՝ էմուլսիա առաջացնելու համար։
Էմուլսիաների կայունությունը վերաբերում է մասնիկների ագրեգացիային դիմադրելու և փուլային տարանջատում առաջացնելու դրանց ունակությանը: Էմուլսիաները թերմոդինամիկորեն անկայուն համակարգեր են՝ զգալի ազատ էներգիայով: Հետևաբար, էմուլսիայի կայունությունը իրականում վերաբերում է համակարգին հավասարակշռության հասնելու համար անհրաժեշտ ժամանակին, այսինքն՝ համակարգում հեղուկի տարանջատման համար անհրաժեշտ ժամանակին:
Երբ դեմքի դիմակում կան բևեռային օրգանական մոլեկուլներ, ինչպիսիք են ճարպային սպիրտը, ճարպաթթուն և ճարպային ամինը, թաղանթի ամրությունը զգալիորեն մեծանում է։ Դա պայմանավորված է նրանով, որ միջերեսային ադսորբցիոն շերտում գտնվող էմուլգատոր մոլեկուլները փոխազդում են բևեռային մոլեկուլների հետ, ինչպիսիք են սպիրտը, թթուն և ամինը,՝ առաջացնելով «բարդույթ», որը մեծացնում է միջերեսային դեմքի դիմակի ամրությունը։
Երկու կամ ավելի մակերևութային ակտիվ նյութերից կազմված էմուլգատորները կոչվում են խառը էմուլգատորներ: Խառը էմուլգատորները ադսորբվում են ջուր/յուղ միջերեսին, և միջմոլեկուլային փոխազդեցությունները կարող են առաջացնել կոմպլեքսներ: Միջմոլեկուլային ուժեղ փոխազդեցության շնորհիվ միջերեսային լարվածությունը զգալիորեն նվազում է, միջերեսին ադսորբված էմուլգատորի քանակը զգալիորեն մեծանում է, և ձևավորված միջերեսային դիմակի խտությունն ու ամրությունը մեծանում են:
Կաթիլների լիցքը զգալի ազդեցություն ունի էմուլսիաների կայունության վրա: Կայուն էմուլսիաները սովորաբար ունենում են էլեկտրական լիցքերով կաթիլներ: Իոնային էմուլգատորներ օգտագործելիս, միջերեսին ադսորբված էմուլգատոր իոնները իրենց լիպոֆիլ խմբերը ներմուծում են յուղային փուլ, մինչդեռ հիդրոֆիլ խմբերը գտնվում են ջրային փուլում, այդպիսով կաթիլները դարձնելով լիցքավորված: Քանի որ էմուլսիայի կաթիլները կրում են նույն լիցքը, դրանք վանում են միմյանց և հեշտությամբ չեն ագլոմերացվում, ինչը հանգեցնում է կայունության բարձրացման: Կարելի է տեսնել, որ որքան շատ էմուլգատոր իոններ են ադսորբվում կաթիլների վրա, այնքան մեծ է նրանց լիցքը և այնքան մեծ է նրանց ունակությունը՝ կանխելու կաթիլների միաձուլումը, ինչը էմուլսիոն համակարգն ավելի կայուն է դարձնում:
Էմուլսիոն դիսպերսիոն միջավայրի մածուցիկությունը որոշակի ազդեցություն ունի էմուլսիայի կայունության վրա: Ընդհանուր առմամբ, որքան բարձր է դիսպերսիոն միջավայրի մածուցիկությունը, այնքան բարձր է էմուլսիայի կայունությունը: Դա պայմանավորված է նրանով, որ դիսպերսիոն միջավայրի մածուցիկությունը բարձր է, ինչը խիստ խոչընդոտում է հեղուկ կաթիլների Բրաունյան շարժմանը, դանդաղեցնում կաթիլների միջև բախումը և պահպանում է համակարգի կայունությունը: Էմուլսիաներում սովորաբար լուծվող պոլիմերային նյութերը կարող են մեծացնել համակարգի մածուցիկությունը և բարելավել էմուլսիայի կայունությունը: Բացի այդ, պոլիմերը կարող է նաև ձևավորել պինդ միջերեսային դիմակ, ինչը էմուլսիոն համակարգը դարձնում է ավելի կայուն:
Որոշ դեպքերում, պինդ փոշի ավելացնելը նույնպես կարող է կայունացնել էմուլսիան: Պինդ փոշին ջրի, յուղի կամ միջերեսի մեջ չէ, կախված յուղի և ջրի պինդ փոշու վրա թրջվելու ունակությունից: Եթե պինդ փոշին ամբողջությամբ չի թրջվում ջրով և կարող է թրջվել յուղով, այն կմնա ջր-յուղ միջերեսի վրա:
Պինդ փոշին էմուլսիան չի կայունացնում այն պատճառով, որ միջերեսում հավաքված փոշին չի ամրացնում միջերեսի դեմքի դիմակը, որը նման է միջերեսի ադսորբցիոն էմուլգատոր մոլեկուլներին։ Հետևաբար, որքան մոտ են պինդ փոշու մասնիկները դասավորված միջերեսին, այնքան ավելի կայուն կլինի էմուլսիան։
Մակերևութային ակտիվ նյութերը ջրային լուծույթում միցելներ առաջացնելուց հետո ունեն ջրում անլուծելի կամ թեթևակի լուծվող օրգանական միացությունների լուծելիությունը զգալիորեն մեծացնելու ունակություն, և այս պահին լուծույթը թափանցիկ է։ Միցելների այս էֆեկտը կոչվում է լուծելիացում։ Լուծելիացնող ազդեցություն ունեցող մակերևութային ակտիվ նյութերը կոչվում են լուծելիացուցիչներ, իսկ լուծելի օրգանական միացությունները՝ լուծելի միացություններ։
8. Փրփուր
Փրփուրը կարևոր դեր է խաղում լվացման գործընթացում: Փրփուրը վերաբերում է դիսպերսիոն համակարգին, որտեղ գազը դիսպերսիոն է հեղուկ կամ պինդ վիճակում: Գազը դիսպերսիոն փուլն է, իսկ հեղուկը կամ պինդը՝ դիսպերսիոն միջավայրը: Առաջինը կոչվում է հեղուկ փրփուր, մինչդեռ երկրորդը՝ պինդ փրփուր, ինչպիսիք են փրփրապլաստը, փրփրապլաստը, փրփրապլաստե ցեմենտը և այլն:
(1) Փրփուրի առաջացում
Այստեղ փրփուրը վերաբերում է հեղուկ թաղանթով բաժանված պղպջակների կուտակմանը: Դիսպերսված փուլի (գազ) և դիսպերսված միջավայրի (հեղուկ) միջև խտության մեծ տարբերության, ինչպես նաև հեղուկի ցածր մածուցիկության պատճառով փրփուրը միշտ կարող է արագ բարձրանալ մինչև հեղուկի մակարդակը:
Փրփուրի առաջացման գործընթացը մեծ քանակությամբ գազ է ներմուծում հեղուկի մեջ, և հեղուկի մեջ եղած փուչիկները արագ վերադառնում են հեղուկի մակերես՝ առաջացնելով փուչիկների ագրեգատ, որը բաժանված է հեղուկի և գազի փոքր քանակությամբ։
Փրփուրը ձևաբանության մեջ ունի երկու ուշագրավ բնութագիր. մեկը՝ որպես ցրված փուլ, պղպջակները հաճախ բազմանիստ են, քանի որ պղպջակների հատման կետում հեղուկ թաղանթը հակված է դառնալ ավելի բարակ, ինչը պղպջակները դարձնում է բազմանիստ։ Երբ հեղուկ թաղանթը որոշակիորեն բարակում է, պղպջակները կկոտրվեն։ Երկրորդ՝ մաքուր հեղուկը չի կարող կայուն փրփուր առաջացնել, բայց փրփուր առաջացնելու համար նախատեսված հեղուկը բաղկացած է առնվազն երկու կամ ավելի բաղադրիչներից։ Մակերևութային ակտիվ նյութի ջրային լուծույթը տիպիկ համակարգ է, որը հեշտությամբ կարող է փրփուր առաջացնել, և դրա փրփուր առաջացնելու ունակությունը կապված է նաև այլ հատկությունների հետ։
Լավ փրփրացող ունակություն ունեցող մակերևութային ակտիվ նյութերը կոչվում են փրփրացնող նյութեր: Չնայած փրփրացնող նյութն ունի լավ փրփրացող ունակություն, առաջացած փրփուրը կարող է երկար ժամանակ չպահպանվել, այսինքն՝ դրա կայունությունը կարող է լավ չլինել: Փրփուրի կայունությունը պահպանելու համար փրփրացնող նյութին հաճախ ավելացվում է մի նյութ, որը կարող է մեծացնել փրփուրի կայունությունը, որը կոչվում է փրփուրի կայունացուցիչ: Հաճախ օգտագործվող փրփուրի կայունացուցիչներն են լաուրոիլ դիէթանոլամինը և դոդեցիլ դիմեթիլամին օքսիդը:
(2) Փրփուրի կայունությունը
Փրփուրը թերմոդինամիկորեն անկայուն համակարգ է, և վերջնական միտումն այն է, որ պղպջակների պատռվելուց հետո համակարգում հեղուկի ընդհանուր մակերեսը նվազում է, և ազատ էներգիան նվազում է։ Փրփրազերծման գործընթացը այն գործընթացն է, որի ընթացքում գազը բաժանող հեղուկ թաղանթը փոխում է հաստությունը մինչև այն պատռվի։ Հետևաբար, փրփուրի կայունությունը հիմնականում որոշվում է հեղուկի արտանետման արագությամբ և հեղուկ թաղանթի ամրությամբ։ Կան մի շարք այլ ազդող գործոններ։
① Մակերեսային լարվածություն
Էներգետիկ տեսանկյունից, ցածր մակերեսային լարվածությունն ավելի նպաստավոր է փրփուրի առաջացման համար, սակայն այն չի կարող երաշխավորել փրփուրի կայունությունը: Ցածր մակերեսային լարվածությունը, ցածր ճնշման տարբերությունը, հեղուկի դանդաղ արտանետման արագությունը և հեղուկ թաղանթի դանդաղ նոսրացումը նպաստում են փրփուրի կայունությանը:
② Մակերեսային մածուցիկություն
Փրփուրի կայունությունը որոշող հիմնական գործոնը հեղուկ թաղանթի ամրությունն է, որը հիմնականում որոշվում է մակերեսային ադսորբցիոն թաղանթի կարծրությամբ, որը չափվում է մակերեսային մածուցիկությամբ: Փորձերը ցույց են տալիս, որ ավելի բարձր մակերեսային մածուցիկություն ունեցող լուծույթից ստացված փրփուրն ունի ավելի երկար կյանքի տևողություն: Դա պայմանավորված է նրանով, որ մակերեսին ադսորբված մոլեկուլների փոխազդեցությունը հանգեցնում է թաղանթի ամրության բարձրացմանը, այդպիսով բարելավելով փրփուրի կյանքի տևողությունը:
③ Լուծույթի մածուցիկություն
Երբ հեղուկի մածուցիկությունն ինքնին մեծանում է, հեղուկ թաղանթի մեջ գտնվող հեղուկը հեշտ չի դուրս մղվում, և հեղուկ թաղանթի հաստության նոսրացման արագությունը դանդաղ է, ինչը հետաձգում է հեղուկ թաղանթի պատռման ժամանակը և մեծացնում փրփուրի կայունությունը։
④ Մակերեսային լարվածության «վերականգնողական» ազդեցությունը
Հեղուկ թաղանթի մակերեսին ադսորբված մակերևութային ակտիվ նյութերը ունեն հեղուկ թաղանթի մակերեսի ընդարձակմանը կամ կծկմանը դիմադրելու ունակություն, որը մենք անվանում ենք վերականգնման էֆեկտ: Դա պայմանավորված է նրանով, որ մակերեսին ադսորբված է մակերևութային ակտիվ նյութերի հեղուկ թաղանթ, և դրա մակերեսի մակերեսի ընդլայնումը կնվազեցնի մակերեսին ադսորբված մոլեկուլների կոնցենտրացիան և կբարձրացնի մակերեսային լարվածությունը: Մակերեսի հետագա ընդարձակումը կպահանջի ավելի մեծ ջանք: Եվ հակառակը, մակերեսի մակերեսի կծկումը կբարձրացնի մակերեսին ադսորբված մոլեկուլների կոնցենտրացիան, նվազեցնելով մակերեսային լարվածությունը և խոչընդոտելով հետագա կծկումը:
⑤ Գազի դիֆուզիան հեղուկ թաղանթի միջով
Մազանոթային ճնշման առկայության պատճառով փրփուրի մեջ փոքր պղպջակների ճնշումն ավելի բարձր է, քան մեծ պղպջակներինը, ինչը կհանգեցնի փոքր պղպջակների մեջ գազի դիֆուզիային ցածր ճնշման մեծ պղպջակների մեջ հեղուկ թաղանթի միջով, ինչի արդյունքում փոքր պղպջակները փոքրանում են, մեծ պղպջակները՝ մեծանում, և վերջապես փրփուրը կոտրվում է: Եթե ավելացվի մակերևութային ակտիվ նյութ, փրփուրը կլինի միատարր և խիտ փրփրացման ժամանակ, և այն հեշտ չի լինի հալեցնել: Քանի որ մակերևութային ակտիվ նյութը մոտ է հեղուկ թաղանթի վրա, այն դժվար է օդափոխել, ինչը փրփուրն ավելի կայուն է դարձնում:
⑥ Մակերեսային լիցքի ազդեցությունը
Եթե փրփուրային հեղուկ թաղանթը լիցքավորված է նույն խորհրդանիշով, հեղուկ թաղանթի երկու մակերեսները կվանեն միմյանց՝ կանխելով հեղուկ թաղանթի նոսրացումը կամ նույնիսկ քայքայումը: Այս կայունացնող ազդեցությունը կարող են ապահովել իոնային մակերևութային ակտիվ նյութերը:
Ամփոփելով՝ հեղուկ թաղանթի ամրությունը փրփուրի կայունությունը որոշելու հիմնական գործոնն է: Որպես փրփրացնող նյութերի և փրփուրի կայունացուցիչների մակերևութային ակտիվ նյութ, մակերեսին ադսորբված մոլեկուլների ամրությունն ու ամրությունը ամենակարևոր գործոններն են: Երբ մակերեսին ադսորբված մոլեկուլների միջև փոխազդեցությունը ուժեղ է, ադսորբված մոլեկուլները մոտ են դասավորված, ինչը ոչ միայն մակերեսային դիմակն է դարձնում բարձր ամրություն ունեցող, այլև մակերեսային դիմակին հարակից լուծույթի հոսքը դժվարացնում է բարձր մակերևութային մածուցիկության պատճառով, ուստի հեղուկ թաղանթի արտահոսքը համեմատաբար դժվար է, իսկ հեղուկ թաղանթի հաստությունը հեշտ է պահպանել: Բացի այդ, մակերեսին մոտ դասավորված մոլեկուլները կարող են նաև նվազեցնել գազի մոլեկուլների թափանցելիությունը և այդպիսով բարձրացնել փրփուրի կայունությունը:
(3) Փրփուրի ոչնչացում
Փրփուրի ոչնչացման հիմնական սկզբունքը փրփուր ստանալու պայմանները փոխելն է կամ փրփուրի կայունության գործոնները վերացնելը, ուստի կան փրփուրը հեռացնելու երկու մեթոդ՝ ֆիզիկական և քիմիական։
Ֆիզիկական փրփրազերծումը փրփուրի առաջացման պայմանները փոխելն է՝ միաժամանակ փրփուրի լուծույթի քիմիական կազմը անփոփոխ պահելով: Օրինակ՝ արտաքին ուժի ազդեցությունը, ջերմաստիճանի կամ ճնշման փոփոխությունը և ուլտրաձայնային մշակումը բոլորն էլ փրփուրը վերացնելու արդյունավետ ֆիզիկական մեթոդներ են:
Քիմիական փրփրազերծման մեթոդը փրփրացնող նյութի հետ փոխազդեցության համար որոշ նյութերի ավելացումն է, որը նվազեցնում է փրփուրի մեջ հեղուկ թաղանթի ամրությունը, ապա նվազեցնում փրփուրի կայունությունը՝ փրփրազերծման նպատակին հասնելու համար: Նման նյութերը կոչվում են փրփրազերծողներ: Փրփրազերծող նյութերի մեծ մասը մակերևութային ակտիվ նյութեր են: Հետևաբար, փրփրազերծման մեխանիզմի համաձայն, փրփրազերծող նյութերը պետք է ունենան մակերեսային լարվածությունը նվազեցնելու ուժեղ ունակություն, հեշտությամբ ադսորբվեն մակերեսին և ունենան թույլ փոխազդեցություններ մակերեսային ադսորբված մոլեկուլների միջև, ինչը հանգեցնում է ադսորբված մոլեկուլների համեմատաբար ազատ դասավորվածության կառուցվածքի:
Գոյություն ունեն փրփրացնող նյութերի տարբեր տեսակներ, բայց դրանք հիմնականում ոչ իոնային մակերևութային ակտիվ նյութեր են: Ոչ իոնային մակերևութային ակտիվ նյութերն ունեն փրփրացնող հատկություններ իրենց պղտորման կետի մոտ կամ դրանից բարձր և սովորաբար օգտագործվում են որպես փրփրացնող նյութեր: Սպիրտները, հատկապես ճյուղավորվող կառուցվածք ունեցողները, ճարպաթթուները և էսթերները, պոլիամիդները, ֆոսֆատները, սիլիկոնային յուղերը և այլն, նույնպես լայնորեն օգտագործվում են որպես գերազանց փրփրացնող նյութեր:
(4) Փրփուր և լվացում
Փրփուրի և լվացման ազդեցության միջև ուղղակի կապ չկա, և փրփուրի քանակը չի նշանակում, որ լվացման ազդեցությունը լավ է կամ վատ: Օրինակ՝ ոչ իոնային մակերևութային ակտիվ նյութերի փրփրացման արդյունավետությունը զգալիորեն զիջում է օճառին, սակայն դրանց մաքրման ունակությունը շատ ավելի լավ է, քան օճառինը:
Որոշ դեպքերում փրփուրը օգտակար է կեղտը հեռացնելու համար: Օրինակ՝ տանը սպասքը լվանալիս լվացքի միջոցի փրփուրը կարող է հեռացնել լվացված յուղի կաթիլները. գորգը մաքրելիս փրփուրը օգնում է հեռացնել պինդ կեղտը, ինչպիսիք են փոշին և փոշին: Բացի այդ, փրփուրը երբեմն կարող է օգտագործվել որպես լվացքի միջոցի արդյունավետության նշան, քանի որ ճարպային յուղի բծերը կարող են խոչընդոտել լվացքի միջոցի փրփուրի առաջացմանը: Երբ յուղի բծերը շատ են, իսկ լվացքի միջոցը՝ քիչ, փրփուր չի առաջանա, կամ սկզբնական փրփուրը կանհետանա: Երբեմն փրփուրը կարող է նաև օգտագործվել որպես լվացքի մաքուր լինելու ցուցիչ: Քանի որ լվացքի լուծույթում փրփուրի քանակը հակված է նվազել լվացքի միջոցի պարունակության նվազմանը զուգընթաց, լվացման աստիճանը կարելի է գնահատել փրփուրի քանակով:
9. Լվացքի գործընթաց
Լայն իմաստով, լվացումը լվացվող առարկայից անցանկալի բաղադրիչները հեռացնելու և որոշակի նպատակի հասնելու գործընթաց է: Սովորական իմաստով լվացումը վերաբերում է կրողի մակերեսից կեղտը հեռացնելու գործընթացին: Լվացքի ընթացքում կեղտի և կրողի միջև փոխազդեցությունը թուլանում կամ վերանում է որոշ քիմիական նյութերի (օրինակ՝ լվացող միջոցների) ազդեցության միջոցով, կեղտի և կրողի համադրությունը վերածելով կեղտի և լվացող միջոցի համադրության, որն ի վերջո հանգեցնում է կեղտի և կրողի անջատմանը: Քանի որ լվացվող առարկաները և հեռացվող կեղտը տարբեր են, լվացումը շատ բարդ գործընթաց է, և լվացման հիմնական գործընթացը կարող է ներկայացվել հետևյալ պարզ փոխհարաբերությամբ:
Փոխադրող • Կեղտ+Լվացքի միջոց=փոխադրող+Կեղտ • Լվացքի միջոց
Լվացքի գործընթացը սովորաբար կարելի է բաժանել երկու փուլի՝ մեկը կեղտի և դրա կրողի առանձնացումն է լվացքի միջոցի ազդեցությամբ, երկրորդը՝ անջատված կեղտը ցրվում և կախված է միջավայրում: Լվացքի գործընթացը շրջելի գործընթաց է, և միջավայրում ցրված կամ կախված կեղտը կարող է նաև կրկին նստվածք տալ միջավայրից լվացքի վրա: Հետևաբար, գերազանց լվացքի միջոցը պետք է ոչ միայն ունենա կեղտը կրողից անջատելու, այլև լավ ունակություն ցրելու և կախված վիճակում պահելու, ինչպես նաև կեղտի կրկին նստվածքը կանխելու համար:
(1) Կեղտի տեսակները
Նույնիսկ նույն իրի դեպքում կեղտի տեսակը, կազմը և քանակը կարող են տարբեր լինել՝ կախված օգտագործման միջավայրից: Մարմնի յուղային կեղտը հիմնականում ներառում է կենդանական և բուսական յուղեր, ինչպես նաև հանքային յուղեր (օրինակ՝ հում նավթ, վառելիքային յուղ, ածխածնային խեժ և այլն), մինչդեռ պինդ կեղտը հիմնականում ներառում է ծուխ, փոշի, ժանգ, ածխածնի սև և այլն: Հագուստի կեղտի առումով կան մարդու մարմնի կեղտ, ինչպիսիք են քրտինքը, ճարպը, արյունը և այլն. սննդի կեղտ, ինչպիսիք են մրգերի բծերը, ուտելի յուղի բծերը, համեմունքների բծերը, օսլան և այլն. կոսմետիկայի հետ կապված կեղտ, ինչպիսիք են շրթներկը և եղունգների լաքը. մթնոլորտից կեղտ, ինչպիսիք են ծուխը, փոշին, հողը և այլն. այլ նյութեր, ինչպիսիք են թանաքը, թեյը, ներկը և այլն: Կարելի է ասել, որ կան տարբեր և բազմազան տեսակներ:
Տարբեր տեսակի կեղտը սովորաբար կարելի է բաժանել երեք կատեգորիայի՝ պինդ կեղտ, հեղուկ կեղտ և հատուկ կեղտ։
① Սովորական պինդ կեղտը ներառում է այնպիսի մասնիկներ, ինչպիսիք են մոխիրը, ցեխը, հողը, ժանգը և ածխածնի սևը: Այս մասնիկների մեծ մասն ունի մակերեսային լիցք, հիմնականում բացասական, և հեշտությամբ ադսորբվում է մանրաթելային առարկաների վրա: Ընդհանուր առմամբ, պինդ կեղտը դժվար է լուծել ջրում, բայց կարող է ցրվել և կախվել լվացող միջոցների լուծույթներով: Փոքր մասնիկներով պինդ կեղտը դժվար է հեռացնել:
② Հեղուկ կեղտը հիմնականում յուղալույծ է, այդ թվում՝ կենդանական և բուսական յուղեր, ճարպաթթուներ, ճարպային սպիրտներ, հանքային յուղեր և դրանց օքսիդներ: Դրանց թվում են կենդանական և բուսական յուղերը և ճարպաթթուները, որոնք կարող են օճառացվել ալկալիի միջոցով, մինչդեռ ճարպային սպիրտներն ու հանքային յուղերը չեն օճառվում ալկալիի միջոցով, բայց կարող են լուծվել սպիրտներում, եթերներում և ածխաջրածնային օրգանական լուծիչներում, ինչպես նաև էմուլգացվել և ցրվել լվացող միջոցների ջրային լուծույթներում: Յուղալույծ հեղուկ կեղտը, որպես կանոն, ուժեղ փոխազդեցության ուժ ունի մանրաթելային առարկաների հետ և ամուր կլանվում է մանրաթելերի վրա:
③ Հատուկ կեղտը ներառում է սպիտակուց, օսլա, արյուն, մարդու արտազատուկներ, ինչպիսիք են քրտինքը, ճարպը, մեզը, ինչպես նաև մրգահյութը, թեյի հյութը և այլն: Այս տեսակի կեղտի մեծ մասը կարող է ուժեղ կլանվել մանրաթելային առարկաների վրա քիմիական ռեակցիաների միջոցով: Հետևաբար, այն լվանալը բավականին դժվար է:
Տարբեր տեսակի կեղտ հազվադեպ են գոյություն ունենում առանձին, հաճախ խառնվում են իրար և ներծծվում առարկաների վրա։ Կեղտը երբեմն կարող է օքսիդանալ, քայքայվել կամ քայքայվել արտաքին ազդեցությունների տակ, ինչի արդյունքում առաջանում է նոր կեղտ։
(2) Հողի կպչունության ազդեցությունը
Հագուստը, ձեռքերը և այլն կարող են կեղտոտվել, քանի որ առարկաների և կեղտի միջև կա որոշակի փոխազդեցություն: Կեղտի առարկաների վրա կպչունության տարբեր ազդեցություններ կան, բայց դրանք հիմնականում ֆիզիկական կպչունություն և քիմիական կպչունություն են:
① Ծխախոտի մոխրի, փոշու, նստվածքի, ածխածնի սևի և այլ նյութերի ֆիզիկական կպչունությունը հագուստին։ Ընդհանուր առմամբ, կպչուն կեղտի և աղտոտված առարկայի փոխազդեցությունը համեմատաբար թույլ է, և կեղտի հեռացումը նույնպես համեմատաբար հեշտ է։ Տարբեր ուժերի համաձայն, կեղտի ֆիզիկական կպչունությունը կարելի է բաժանել մեխանիկական կպչունության և էլեկտրաստատիկ կպչունության։
Ա. Մեխանիկական կպչունությունը հիմնականում վերաբերում է պինդ կեղտի, ինչպիսիք են փոշին և նստվածքը, կպչունությանը: Մեխանիկական կպչունությունը կեղտի թույլ կպչունության մեթոդ է, որը գրեթե կարելի է հեռացնել պարզ մեխանիկական մեթոդներով: Սակայն, երբ կեղտի մասնիկների չափը փոքր է (<0.1 մկմ), այն ավելի դժվար է հեռացնել:
Բ. Էլեկտրաստատիկ կպչունությունը հիմնականում դրսևորվում է լիցքավորված կեղտի մասնիկների ազդեցությամբ հակադիր լիցքեր ունեցող մարմինների վրա: Ջրում մանրաթելային մարմինների մեծ մասը կրում է բացասական լիցք և հեշտությամբ կպչում է դրական լիցքավորված կեղտը, ինչպիսին է կրաքարը: Որոշ կեղտ, չնայած բացասական լիցքավորված է, ինչպիսիք են ջրային լուծույթներում ածխածնի սև մասնիկները, կարող են կպչել մանրաթելերին ջրում դրական իոնների (օրինակ՝ Ca2+, Mg2+ և այլն) կողմից առաջացած իոնային կամուրջների միջոցով (իոնները գործում են միասին բազմաթիվ հակադիր լիցքերի միջև՝ գործելով որպես կամուրջներ):
Ստատիկ էլեկտրականությունն ավելի ուժեղ է, քան պարզ մեխանիկական ազդեցությունը, ինչը համեմատաբար դժվարացնում է կեղտի հեռացումը։
③ Հատուկ կեղտի հեռացում
Սպիտակուցը, օսլան, մարդու արտազատուկները, մրգահյութը, թեյի հյութը և այլ տեսակի կեղտը դժվար է հեռացնել ընդհանուր մակերևութային ակտիվ նյութերով և պահանջում են հատուկ մշակման մեթոդներ:
Սպիտակուցային բծերը, ինչպիսիք են սերուցքը, ձվերը, արյունը, կաթը և մաշկի արտաթորանքը, հակված են մակարդվելու և դենատուրացիայի մանրաթելերի վրա և ավելի ամուր կպչում են։ Սպիտակուցային աղտոտվածությունը հեռացնելու համար կարող է օգտագործվել պրոտեազ։ Պրոտեազը կարող է կեղտի մեջ սպիտակուցները քայքայել ջրում լուծվող ամինաթթուների կամ օլիգոպեպտիդների։
Օսլայի բծերը հիմնականում առաջանում են սննդից, մինչդեռ մյուսները, ինչպիսիք են մսի հյութերը, մածուկը և այլն, առաջանում են օսլայի բծերի հիդրոլիզի վրա կատալիտիկ ազդեցություն ունեն օսլայի բծերի վրա՝ այն քայքայելով շաքարների։
Լիպազը կարող է կատալիզացնել որոշ տրիգլիցերիդների քայքայումը, որոնք դժվար է հեռացնել ավանդական մեթոդներով, ինչպիսիք են մարդու մարմնի կողմից արտազատվող ճարպը, ուտելի յուղերը և այլն, որպեսզի տրիգլիցերիդները քայքայվեն լուծելի գլիցերինի և ճարպաթթուների։
Մրգային հյութից, թեյի հյութից, թանաքից, շրթներկից և այլն որոշ գունավոր բծեր հաճախ դժվար է մանրակրկիտ մաքրել նույնիսկ բազմիցս լվացվելուց հետո: Այս տեսակի բծը կարելի է հեռացնել օքսիդավերականգնման ռեակցիաների միջոցով՝ օգտագործելով օքսիդանտներ կամ վերականգնող նյութեր, ինչպիսիք են սպիտակեցնող նյութերը, որոնք քայքայում են քրոմոֆորի կամ քրոմոֆորային խմբերի կառուցվածքը և քայքայում դրանք ավելի փոքր ջրում լուծվող բաղադրիչների:
Քիմմաքրման տեսանկյունից, կա մոտավորապես երեք տեսակի կեղտ։
① Յուղում լուծվող կեղտը ներառում է տարբեր յուղեր և ճարպեր, որոնք հեղուկ կամ յուղոտ են և լուծվում են քիմմաքրման լուծիչներում:
② Ջրում լուծվող կեղտը լուծվում է ջրային լուծույթում, բայց անլուծելի է քիմմաքրման միջոցներում։ Այն ներծծվում է հագուստի վրա ջրային լուծույթի տեսքով, և ջրի գոլորշիացումից հետո նստվածք են տալիս հատիկավոր պինդ նյութեր, ինչպիսիք են անօրգանական աղերը, օսլան, սպիտակուցները և այլն։
③ Ջրում չլուծվող յուղը անլուծելի է ո՛չ ջրում, ո՛չ էլ քիմմաքրման լուծիչներում, ինչպիսիք են ածխածնի սևը, տարբեր մետաղական սիլիկատներ և օքսիդներ։
Տարբեր տեսակի կեղտի տարբեր հատկությունների պատճառով, չոր մաքրման գործընթացում կեղտը հեռացնելու տարբեր եղանակներ կան: Յուղում լուծվող կեղտը, ինչպիսիք են կենդանական և բուսական յուղերը, հանքային յուղերը և ճարպերը, հեշտությամբ լուծվում են օրգանական լուծիչներում և կարող են հեշտությամբ հեռացվել չոր մաքրման ընթացքում: Քիմմաքրման լուծիչների յուղի և ճարպի գերազանց լուծելիությունը հիմնականում պայմանավորված է մոլեկուլների միջև վան դեր Վալսի ուժերով:
Ջրում լուծվող կեղտը, ինչպիսիք են անօրգանական աղերը, շաքարները, սպիտակուցները, քրտինքը և այլն, հեռացնելու համար անհրաժեշտ է նաև քիմմաքրման միջոցին ավելացնել համապատասխան քանակությամբ ջուր, հակառակ դեպքում ջրում լուծվող կեղտը դժվար է հեռացնել հագուստից: Սակայն ջուրը դժվար է լուծել քիմմաքրման միջոցներում, ուստի ջրի քանակը մեծացնելու համար անհրաժեշտ է ավելացնել մակերևութային ակտիվ նյութեր: Քիմմաքրման միջոցներում առկա ջուրը կարող է հիդրատացնել կեղտը և հագուստի մակերեսը՝ հեշտացնելով մակերևութային ակտիվ նյութերի բևեռային խմբերի հետ փոխազդեցությունը, ինչը օգտակար է մակերեսային ակտիվ նյութերի մակերեսին ադսորբցիայի համար: Բացի այդ, երբ մակերևութային ակտիվ նյութերը ձևավորում են միցելներ, ջրում լուծվող կեղտը և ջուրը կարող են լուծվել միցելների մեջ: Մակերևութային ակտիվ նյութերը կարող են ոչ միայն բարձրացնել ջրի պարունակությունը քիմմաքրման լուծիչներում, այլև կանխել կեղտի կրկնակի նստեցումը՝ մաքրման ազդեցությունը ուժեղացնելու համար:
Ջրում լուծվող կեղտը հեռացնելու համար անհրաժեշտ է ջրի փոքր քանակություն, սակայն ջրի չափից շատ օգտագործումը կարող է որոշ հագուստի դեֆորմացիա, կնճռոտում և այլն առաջացնել, ուստի չոր լվացող միջոցի մեջ ջրի պարունակությունը պետք է չափավոր լինի։
Պինդ մասնիկները, ինչպիսիք են մոխիրը, ցեխը, հողը և ածխածնի սևը, որոնք ո՛չ ջրում են լուծվում, ո՛չ էլ յուղում, սովորաբար կպչում են հագուստին էլեկտրաստատիկ կլանման կամ յուղի բծերի հետ միաձուլվելու միջոցով: Քիմմաքրման ժամանակ լուծիչների հոսքը և ազդեցությունը կարող են առաջացնել էլեկտրաստատիկ ուժերի կողմից կլանված կեղտի թափվելը, մինչդեռ քիմմաքրման միջոցները կարող են լուծել յուղի բծերը, ինչի հետևանքով յուղի բծերի հետ միաձուլվող և հագուստին կպչող պինդ մասնիկները թափվում են քիմմաքրման միջոցից: Քիմմաքրման միջոցի մեջ պարունակվող ջրի և մակերևութային ակտիվ նյութերի փոքր քանակը կարող է կայուն կերպով կախեցնել և ցրել թափվող պինդ կեղտի մասնիկները՝ կանխելով դրանց կրկին նստեցումը հագուստի վրա:
(5) Լվացքի ազդեցության վրա ազդող գործոններ
Մակերևութային ակտիվ նյութերի ուղղորդված ադսորբցիան միջերեսում և մակերևութային (միջերեսային) լարվածության նվազումը հեղուկ կամ պինդ աղտոտվածության հեռացման հիմնական գործոններն են: Սակայն լվացման գործընթացը համեմատաբար բարդ է, և նույնիսկ նույն տեսակի լվացող միջոցի լվացման ազդեցությունը կախված է բազմաթիվ այլ գործոններից: Այդ գործոնները ներառում են լվացող միջոցի կոնցենտրացիան, ջերմաստիճանը, կեղտի բնույթը, մանրաթելի տեսակը և գործվածքի կառուցվածքը:
① Մակերևութային ակտիվ նյութերի կոնցենտրացիան
Լուծույթում մակերևութային ակտիվ նյութերի միցելները կարևոր դեր են խաղում լվացման գործընթացում: Երբ կոնցենտրացիան հասնում է կրիտիկական միցելային կոնցենտրացիայի (cmc), լվացման ազդեցությունը կտրուկ աճում է: Հետևաբար, լավ լվացման արդյունքի հասնելու համար լուծիչում լվացող նյութի կոնցենտրացիան պետք է լինի ավելի բարձր, քան CMC արժեքը: Սակայն, երբ մակերևութային ակտիվ նյութերի կոնցենտրացիան գերազանցում է CMC արժեքը, լվացման ազդեցության աճը դառնում է պակաս նշանակալի, և մակերևութային ակտիվ նյութի կոնցենտրացիայի չափազանց մեծացումը ավելորդ է:
Երբ յուղի բծերը հեռացնելու համար օգտագործվում է լուծույթի միջոցով մաքրում, նույնիսկ եթե կոնցենտրացիան գերազանցում է CMC արժեքը, լուծույթի ազդեցությունը դեռևս մեծանում է մակերևութային ակտիվ նյութի կոնցենտրացիայի ավելացմանը զուգընթաց: Այս պահին խորհուրդ է տրվում լվացող միջոցը կիրառել տեղայնորեն, օրինակ՝ հագուստի թևքերի և օձիքների վրա, որտեղ շատ կեղտ կա: Լվանալու ժամանակ նախ կարելի է քսել լվացող միջոցի մի շերտ՝ յուղի բծերի վրա մակերևութային ակտիվ նյութերի լուծույթի ազդեցությունը բարելավելու համար:
② Ջերմաստիճանը զգալի ազդեցություն ունի մաքրման արդյունավետության վրա։ Ընդհանուր առմամբ, ջերմաստիճանի բարձրացումը օգտակար է կեղտը հեռացնելու համար, բայց երբեմն չափազանց բարձր ջերմաստիճանը նույնպես կարող է անբարենպաստ գործոններ առաջացնել։
Ջերմաստիճանի բարձրացումը օգտակար է կեղտի տարածման համար: Պինդ յուղային բծերը հեշտությամբ էմուլգացվում են, երբ ջերմաստիճանը բարձր է դրանց հալման կետից, և մանրաթելերը նույնպես մեծացնում են իրենց ընդարձակման աստիճանը՝ ջերմաստիճանի բարձրացման պատճառով: Այս բոլոր գործոնները օգտակար են կեղտի հեռացման համար: Այնուամենայնիվ, ամուր գործվածքների դեպքում մանրաթելերի միջև միկրոճեղքերը նվազում են մանրաթելերի ընդարձակումից հետո, ինչը չի նպաստում կեղտի հեռացմանը:
Ջերմաստիճանի փոփոխությունները նաև ազդում են մակերևութային ակտիվ նյութերի լուծելիության, CMC արժեքի և միցելի չափի վրա, դրանով իսկ ազդելով լվացման էֆեկտի վրա: Երկար ածխածնային շղթայով մակերևութային ակտիվ նյութերը ցածր ջերմաստիճաններում ունեն ավելի ցածր լուծելիություն, իսկ երբեմն նույնիսկ ավելի ցածր լուծելիություն, քան CMC արժեքը: Այս դեպքում լվացման ջերմաստիճանը պետք է համապատասխանաբար բարձրացվի: Ջերմաստիճանի ազդեցությունը CMC արժեքի և միցելի չափի վրա տարբեր է իոնային և ոչ իոնային մակերևութային ակտիվ նյութերի համար: Իոնային մակերևութային ակտիվ նյութերի դեպքում ջերմաստիճանի բարձրացումը, որպես կանոն, հանգեցնում է CMC արժեքի աճի և միցելի չափի նվազման: Սա նշանակում է, որ լվացման լուծույթում պետք է մեծացվի մակերևութային ակտիվ նյութերի կոնցենտրացիան: Ոչ իոնային մակերևութային ակտիվ նյութերի դեպքում ջերմաստիճանի բարձրացումը հանգեցնում է դրանց CMC արժեքի նվազմանը և միցելի չափի զգալի աճի: Կարելի է տեսնել, որ ջերմաստիճանի համապատասխան բարձրացումը կարող է օգնել ոչ իոնային մակերևութային ակտիվ նյութերին դրսևորել իրենց մակերևութային ակտիվությունը: Սակայն ջերմաստիճանը չպետք է գերազանցի դրա պղտորման կետը:
Ամփոփելով՝ լվացքի ամենահարմար ջերմաստիճանը կապված է լվացքի միջոցի բանաձևի և լվացվող առարկայի հետ։ Որոշ լվացքի միջոցներ լավ մաքրող ազդեցություն ունեն սենյակային ջերմաստիճանում, մինչդեռ որոշ լվացքի միջոցներ զգալիորեն տարբեր մաքրող ազդեցություն ունեն սառը և տաք լվացքի դեպքում։
③ Փրփուր
Մարդիկ հաճախ շփոթում են փրփրելու ունակությունը լվացքի ազդեցության հետ՝ կարծելով, որ ուժեղ փրփրելու ունակություն ունեցող լվացող միջոցներն ունեն ավելի լավ լվացքի ազդեցություն: Արդյունքները ցույց են տալիս, որ լվացքի ազդեցությունը ուղղակիորեն կապված չէ փրփուրի քանակի հետ: Օրինակ, ցածր փրփրացող լվացքի միջոցի օգտագործումը լվացքի համար ավելի վատ լվացքի ազդեցություն չունի, քան բարձր փրփրացող լվացքի միջոցի օգտագործումը:
Չնայած փրփուրը ուղղակիորեն կապված չէ լվացքի հետ, փրփուրը որոշ դեպքերում օգտակար է կեղտը հեռացնելու համար: Օրինակ՝ լվացքի հեղուկի փրփուրը կարող է հեռացնել յուղի կաթիլները, երբ ամանները լվանում եք ձեռքով: Գորգը մաքրելիս փրփուրը կարող է նաև հեռացնել կեղտի պինդ մասնիկները, ինչպիսիք են փոշին: Փոշին կազմում է գորգի կեղտի մեծ մասը, ուստի գորգ մաքրող միջոցը պետք է ունենա որոշակի փրփրելու ունակություն:
Շամպունի փրփրացնող հատկությունը նույնպես կարևոր է: Մազերը լվանալիս կամ լոգանք ընդունելիս հեղուկի կողմից առաջացող նուրբ փրփուրը մարդկանց հարմարավետության զգացում է պարգևում:
④ Մանրաթելերի տեսակները և տեքստիլի ֆիզիկական հատկությունները
Բացի մանրաթելերի քիմիական կառուցվածքից, որը ազդում է կեղտի կպչունության և հեռացման վրա, մանրաթելերի տեսքը և թելերի ու գործվածքների կազմակերպչական կառուցվածքը նույնպես ազդեցություն ունեն կեղտի հեռացման դժվարության վրա։
Բրդի մանրաթելերի թեփուկները և բամբակյա մանրաթելերի հարթ շերտավոր կառուցվածքն ավելի հակված են կեղտ կուտակելուն, քան հարթ մանրաթելերը: Օրինակ, ցելյուլոզային թաղանթին (կպչուն թաղանթ) կպած ածխածնային սևը հեշտ է հեռացնել, մինչդեռ բամբակյա գործվածքին կպած ածխածնային սևը դժվար է լվանալ: Օրինակ՝ պոլիեսթերային կարճ մանրաթելային գործվածքներն ավելի հակված են յուղի բծեր կուտակելուն, քան երկար մանրաթելային գործվածքները, և կարճ մանրաթելային գործվածքների վրա յուղի բծերը նույնպես ավելի դժվար են հեռացնել, քան երկար մանրաթելային գործվածքների վրա:
Խիտ ոլորված թելերը և խիտ գործվածքները, մանրաթելերի միջև փոքր միկրոճեղքերի պատճառով, կարող են դիմակայել կեղտի ներթափանցմանը, բայց նաև կանխել մաքրող լուծույթի կողմից ներքին կեղտի հեռացումը: Հետևաբար, խիտ գործվածքները սկզբում լավ դիմադրողականություն ունեն կեղտի նկատմամբ, բայց նաև դժվար է մաքրել աղտոտվելուց հետո:
⑤ Ջրի կարծրությունը
Ջրում մետաղական իոնների, ինչպիսիք են Ca2+ և Mg2+, կոնցենտրացիան էական ազդեցություն ունի լվացման էֆեկտի վրա, հատկապես, երբ անիոնային մակերևութային ակտիվ նյութերը բախվում են Ca2+ և Mg2+ իոնների հետ՝ առաջացնելով վատ լուծելի կալցիումի և մագնեզիումի աղեր, ինչը կարող է նվազեցնել դրանց մաքրման ունակությունը: Նույնիսկ եթե մակերևութային ակտիվ նյութերի կոնցենտրացիան բարձր է կոշտ ջրում, դրանց մաքրման ազդեցությունը դեռևս շատ ավելի վատ է, քան թորման դեպքում: Մակերևութային ակտիվ նյութերի լավագույն լվացման էֆեկտին հասնելու համար ջրում Ca2+ իոնների կոնցենտրացիան պետք է նվազեցվի մինչև 1 × 10-6 մոլ/լ-ից ցածր (CaCO3-ը պետք է նվազեցվի մինչև 0.1 մգ/լ): Սա պահանջում է լվացող միջոցին ավելացնել տարբեր մեղմացուցիչներ:
Հրապարակման ժամանակը. Օգոստոսի 16-2024