계면활성제와 염색공장의 9가지 관계

넓은 의미에서 세탁은 세탁을 기다리는 물체에서 불필요한 성분을 제거하고 어떤 목적을 달성하는 과정이다。통상적인 의미의 세척은 캐리어 표면의 때를 제거하는 과정을 말한다。세탁 중에 일부 화학물질 (예를 들어 세제 등) 의 작용은 때와 캐리어 사이의 상호작용을 약화시키거나 제거하여 때와 캐리어의 결합을 때와 세제의 결합으로 전환시키고 최종적으로 때와 캐리어를 분리한다。세탁해야 할 물체와 제거해야 할 때가 다양하기 때문에 세탁은 매우 복잡한 과정이며 세탁의 기본 과정은 다음과 같은 간단한 관계로 표시할 수 있다。

Carrie··때+세제 = 캐리어+때·세제

세탁 과정은 일반적으로 두 단계로 나눌 수 있다: 우선, 세제의 작용으로 오물과 캐리어가 분리된다;둘째, 분리된 때가 분산되어 매체에 떠 있습니다。세탁 과정은 가역 과정이며 매체에 분산되고 떠 있는 때도 매체에서 세탁된 물체에 다시 침전될 수 있다。그러므로 좋은 세제는 담체의 때를 제거할수 있을뿐만아니라 때를 분산시키고 부유시켜 때가 다시 침적되는것을 방지할수 있어야 한다。

(1) 때 유형

같은 물건이라도 오물의 유형, 성분, 수량은 사용 환경에 따라 다를 수 있다。유체 오물은 주로 일부 동식물성 기름과 광물유 (예: 원유, 연료유, 콜타르 등), 고체 오물은 주로 담뱃재, 재, 녹, 숯검정 등이다。의류 오물에는 땀, 피지, 혈액 등 인체에서 온 오물이 있다。;과일 얼룩, 요리 기름 얼룩, 조미료 얼룩, 전분 등 음식 속의 때。;화장품의 때, 예를 들면 립스틱, 매니큐어 등。;연기, 먼지, 진흙 등 대기 중의 때。;잉크, 차, 도료 등 기타 종류가 있습니다。

각종 유형의 때는 보통 세 종류로 나눌 수 있다: 고체 때, 액체 때, 특수 때。

① 고체 때

흔히 볼 수 있는 고체 오물에는 재, 흙, 녹, 숯검정 알갱이가 포함된다。이 입자들 중 대다수는 표면에 전하가 있고, 대다수는 음전기가 있어 섬유제품에 쉽게 흡착된다。고체 오물은 보통 물에 녹기 어렵지만 세제 용액을 통해 분산되고 떠오를 수 있다。질량이 비교적 작은 고체 때는 더욱 제거하기 어렵다。

② 액체 때

액체 얼룩은 대부분 기름이 용해되어 식물성 기름과 동물성 기름, 지방산, 지방알코올, 광물기름 및 산화물을 포함한다。그 중, 동식물성 기름, 지방산과 알칼리는 비누화를 일으킬 수 있지만, 지방알코올, 광물기름은 알칼리 비누화를 거치지 않지만, 알코올류, 에테르류, 탄화수소류 유기용제 및 세제 수용액의 유화와 분산에 용해될 수 있다。유용성 액체 오물은 일반적으로 섬유 물품에 비교적 강한 작용력을 가지고 있으며, 더욱 견고하게 섬유에 흡착된다。

③ 특수 때

특수한 오물에는 단백질, 전분, 혈액, 인체분비물, 례를 들면 땀, 피지, 소변, 주스와 차즙이 포함된다。이런 종류의 때는 대부분 화학적 방식으로 섬유제품에 강하게 흡착될 수 있다。이 때문에 세척이 어렵다。

각종 유형의 때가 단독으로 발견되는 것은 드물지만 자주 혼합되어 물체에 흡착된다。때가 때때로 외부의 영향을 받아 산화되거나 분해되거나 부패되어 새로운 때가 생길 수 있다。

(2) 때 접착

옷, 손 등은 물체와 때 사이에 어떤 상호작용이 존재하기 때문에 더러워질 수 있다。때는 여러 가지 방식으로 물체에 붙지만 물리적, 화학적으로 붙는 것에 지나지 않는다。

① 담뱃재, 먼지, 흙, 모래, 숯과 옷의 접착은 물리적 접착이다。일반적으로 이런 부착된 때를 통해 오염된 물체와의 작용이 상대적으로 약하고 때를 제거하기도 상대적으로 쉽다。힘에 따라 오물의 물리적 접착은 기계적 접착과 정전기 접착으로 나눌 수 있다。

A: 기계적 부착력

이러한 유형의 접착은 주로 먼지, 진흙 및 모래와 같은 일부 고체 오물의 접착을 의미합니다。기계적 접착은 거의 순수한 기계적 방법으로 제거할 수 있을 정도로 때 접착력이 약한 형태 중 하나이지만 아주 작게(<0。1um) 때는 제거하기가 더 어렵다。

B:정전기 접착

정전기 접착은 주로 전기를 띤 때 입자가 반대 전하를 띤 물체에 대한 작용을 나타낸다。대부분의 섬유형 물체는 물속에서 음전기를 띠기 때문에 석회류와 같은 양전기를 띤 어떤 때에 쉽게 달라붙는다。일부 때는 수용액의 숯검정 입자와 같은 음전기를 띠지만 물 속의 양이온 (Ca2+, Mg2+ 등) 을 통해 형성된 이온교 (음전기를 띤 여러 물체 사이의 이온, 다리 모양의 방식으로 그것들과 함께 작용) 를 통해 섬유에 달라붙을 수 있다。

정전기 작용은 간단한 기계 작용보다 강해서 때를 제거하기가 상대적으로 어렵다。

② 화학적 부착력

화학접착은 때가 화학결합이나 수소결합을 통해 물체에 작용하는 현상을 말한다。예를 들어, 극성 고체 오물, 단백질, 녹 등이 섬유 물품에 부착되어 있는데, 섬유에는 카르복실기, 히드록시, 아세틸아미드 등의 기단이 함유되어 있는데, 이러한 기단은 유성 오물 중의 지방산, 지방알코올과 수소 결합을 형성하기 쉽다。화학력은 보통 강하기 때문에 때와 물체의 결합이 더욱 견고하다。이런 유형의 때는 통상적인 방법으로 제거하기 어려우므로 특수한 방법으로 처리해야 한다。

오물의 부착 정도는 오물 자체의 성질과 부착물체의 성질과 관계가 있다。일반적으로 입자는 섬유 제품에 쉽게 달라붙는다。고체 때의 결이 작을수록 부착력이 강해진다。친수성 물체 (예: 면화와 유리) 의 극성 때는 비극성 때보다 접착력이 더 강하다。극성 지방, 먼지 및 점토와 같은 극성 때보다 비극성 때가 더 잘 붙고 쉽게 제거되고 청소되지 않습니다。

(3) 때 제거 기구

세탁의 목적은 때를 제거하는 것이다。일정한 온도의 매체에서 (주로 물)세제의 각종 물리적, 화학적 작용을 이용하여 오물과 세척된 물체의 작용을 약화시키거나 제거하며, 일정한 기계력(예를 들어 손 마찰, 세탁기 교란, 물 충격)의 작용으로 오물과 세척된 물체를 오염 제거 목적에서 벗어나게 한다。

① 액체 때 제거 메커니즘

A:윤습

액체 때가 대부분 지성이다。기름때가 대다수 섬유모양의 물품을 윤습시키고 많든 적든 기름막의 형식으로 섬유모양의 재료의 표면으로 확산되였다。세탁 동작의 첫 번째 단계는 세척액으로 표면을 촉촉하게 하는 것이다。설명하기 쉽도록 섬유의 표면은 매끄러운 고체 표면으로 여겨질 수 있다。

B: 오일 분리 - 롤러 메커니즘

세척 동작의 두 번째 단계는 기름을 제거하는 것입니다。 액체 때를 제거하는 것은 일종의 롤링을 통해 이루어집니다。액체때는 처음에는 기름막을 확산시키는 형식으로 표면에 존재하였는데 세척액이 고체표면 (즉 섬유표면) 에 대한 우선적인 윤습작용하에 한걸음한걸음 기름구슬로 말렸으며 기름구슬은 세척액으로 대체되여 최종적으로 일정한 외력작용하에 표면을 떠났다。

② 고체 때 제거 메커니즘

액체때의 제거는 주로 세척용액을 통해 우선적으로 때의 담체를 윤습하는데 고체때의 제거메커니즘이 다르다。 그중 세척과정은 주로 세척용액을 통해 때와 그 담체의 표면을 윤습한다。표면활성제가 고체 오물과 그 운반체 표면에 흡착되기 때문에 오물과 표면 사이의 상호작용이 감소하고 오물 덩어리의 표면에 붙는 강도가 낮아지기 때문에 오물 덩어리는 운반체 표면에서 쉽게 제거된다。

이밖에 표면활성제, 특히 이온표면활성제는 고체때 및 그 담체표면에 흡착되여 고체때 및 그 담류자표면의 표면전위를 증가시킬수 있어 때제거에 더욱 유리하다。고체나 일반적으로 섬유인 표면은 보통 물 매체에 음전기를 띠기 때문에 오물이나 고체 표면에 확산되는 이중 전자층을 형성할 수 있다。균일한 전하의 배척 작용으로 물속의 때 입자와 고체 표면의 접착력이 약해진다。음이온 계면활성제를 첨가할 때, 그것은 때 입자와 고체 표면의 음표면 전세를 동시에 증가시킬 수 있기 때문에, 그것들 사이의 배척 작용이 더욱 강화되고, 입자의 접착 강도가 더욱 낮아지며, 때가 더욱 쉽게 제거된다。

비이온표면활성제는 일반적으로 전기를 띤 고체표면에 흡착되는데 비록 그들이 계면전위를 뚜렷이 개변시키지는 않지만 흡착된 비이온표면표면활성제는 흔히 표면에 일정한 두께의 흡착층을 형성하는데 이는 오물의 재침적을 방지하는데 도움이 된다。

양이온 계면활성제의 경우, 그것들의 흡착은 오물 물질과 그 운반체 표면의 음표면 전세를 감소시키거나 제거하는데, 이는 오물과 표면 사이의 배척을 감소시키기 때문에 오물 제거에 불리하다;이밖에 양이온표면활성제는 고체표면에 흡착된후 흔히 고체표면에 물을 빼내기 때문에 표면의 윤습과 세척에 불리하다。

③ 특수토양의 제거

단백질, 전분, 인체분비물, 주스, 차즙 및 기타 이런 때는 일반계면활성제로 제거하기 어려우므로 특수처리가 필요하다。

크림, 달걀, 혈액, 우유, 피부 배설물 등 단백질 얼룩은 섬유에 응결돼 퇴화되는 경우가 많아 접착력이 더 강하다。단백질 때는 프로테아제를 사용하여 제거할 수 있다。프로테아제는 때 속의 단백질을 수용성 아미노산이나 과펩타이드로 분해한다。

전분 얼룩은 주로 식품, 기타 육즙, 접착제 등에서 나온다。 아밀라아제는 전분 얼룩의 수분해에 촉매 작용을 하여 전분을 당으로 분해시킨다。

지방 효소는 피지와 식용유와 같은 정상적인 방법으로 제거하고 가용성 글리세린과 지방산으로 분해하는 글리세린의 분해를 촉진합니다。

주스, 차즙, 잉크, 립스틱 등의 일부 색반은 반복적으로 씻어도 깨끗이 씻기 어렵다。이러한 얼룩은 표백제와 같은 산화제나 환원제와의 산화환원 반응을 통해 제거할 수 있으며, 이는 발색 기단이나 조색 기단의 구조를 파괴하고 작은 수용성 성분으로 분해할 수 있다。

(4) 드라이클리닝 오염제거 기능

위 내용은 사실상 세탁 매체인 물을 대상으로 한 것이다。사실, 옷의 종류와 구조가 다르기 때문에, 어떤 옷은 물로 빨기 불편하거나 잘 빨지 못하고, 어떤 옷은 빨면 심지어 변형, 퇴색 등이 있을 수 있다。 예를 들면: 대부분의 천연 섬유는 물을 흡수하면 쉽게 팽창하고, 건조하면 쉽게 수축되기 때문에 빨면 변형된다。워싱을 통해 모제품도 자주 줄어드는 현상이 나타나는데 일부 모제품은 워싱을 해도 쉽게 보풀이 일어나고 변색된다。어떤 비단은 세탁 후 촉감이 나빠져 광택을 잃는다。이런 옷은 드라이클리닝 방법으로 때를 제거하는 경우가 많다。드라이클리닝이란 일반적으로 유기용제 중, 특히 비극성 용제 중의 세탁 방법을 가리킨다。

드라이클리닝은 물세탁보다 부드러운 세탁 방식이다。드라이클리닝은 기계적인 작용이 많이 필요하지 않기 때문에 옷에 손상, 주름 및 변형을 일으키지 않으며 드라이클리닝은 물과 달리 팽창과 수축이 거의 발생하지 않습니다。기술만 잘 처리하면 옷을 드라이클리닝할 수 있어 변형, 탈색 없이 사용 수명을 연장할 수 있다。

드라이클리닝으로 말하자면, 세 가지 종류의 때가 있다。

① 기름 용해성 때 기름 용해성 먼지는 각종 기름과 기름을 포함하는데, 이들은 액체나 기름으로 드라이클리닝 용제에 용해될 수 있다。

② 수용성 때 수용성 오물은 수용액에 용해될 수 있으나 건세제에는 용해되지 않고 물 상태로 옷에 흡착되어 물이 침전된 후 무기염, 전분, 단백질 등 과립형 고체로 증발한다。

③ 기름과 물에 녹지 않는 때는 물에 녹지 않으며 숯검정, 각종 금속의 규산염과 산화물 등 드라이클리닝 용매에도 녹지 않는다。

각종 유형의 때가 성질이 다르기 때문에 드라이클리닝 과정에서 때를 제거하는 방법이 다르다。동식물성 기름, 미네랄 오일, 기름과 같은 유용성 토양은 유기용제에 쉽게 용해되며 드라이클리닝에서 더 쉽게 제거됩니다。기름에 쓰이는 드라이클리닝 용제의 우수한 용해성은 주로 분자 사이의 판더화력에서 나온다。

무기염, 설탕, 단백질, 땀과 같은 수용성 때를 제거하기 위해서는 건세제에 적당량의 물을 넣어야 한다。 그렇지 않으면 수용성 얼룩을 옷에서 제거하기 어렵다。그러나 물이 건세제에 용해되기 어렵기 때문에 물의 양을 늘리려면 계면활성제를 첨가해야 한다。건세제 중 물의 존재는 때와 옷의 표면을 수합하게 하여 표면활성제의 극성기단과 쉽게 상호작용하여 표면활성제의 표면흡착에 유리하다。또한 표면활성제가 접착제를 형성할 때 수용성 오물과 물은 접착제에 용해될 수 있다。계면활성제는 드라이클리닝 용제의 수분 함유량을 증가시키는 것 외에도 때가 다시 쌓이는 것을 방지하는 역할을 해 오염 제거 효과를 강화한다。

소량의 물은 수용성 때를 제거하는 데 필요하지만 너무 많은 물은 일부 옷의 변형과 주름을 초래할 수 있으므로 건세제의 물의 양은 반드시 적당해야 한다。

재나 흙, 흙, 숯검정과 같은 고체 입자는 물과 기름의 때에도 녹지 않으며, 보통 정전기나 기름과 결합하여 옷에 부착됩니다。드라이클리닝에서 용제의 흐름, 충격은 정전기를 흡착하여 때를 제거할 수 있고, 드라이클리닝은 기름을 용해하여 기름과 때를 결합하여 옷에 부착된 고체 입자를 드라이클리닝에서 탈락시킬 수 있으며, 드라이클리닝은 소량의 물과 표면활성제에 있어 탈락된 고체 때 입자를 안정적으로 부유시킬 수 있다。다시 옷에 쌓이지 않도록 분산시키다。

(5) 세탁작용에 영향을 주는 요소

계면활성제의 계면상 정방향 흡착과 계면(계면) 장력의 감소는 액체나 고체 때를 제거하는 주요 요인이다。그러나 세탁 과정은 복잡하며 동일한 유형의 세제를 사용하더라도 세탁 효과는 많은 다른 요인에 의해 영향을받습니다。이러한 요소에는 세제의 농도, 온도, 때의 성질, 섬유의 유형과 직물의 구조가 포함됩니다。

① 계면활성제 농도

표면활성제는 용액 중의 접착제 묶음은 세척 과정에서 중요한 역할을 한다。농도가 임계 접착제 농도(CMC)에 도달하면 세탁 효과가 급격히 증가한다。따라서 세제는 용매에서 CMC 수치보다 농도가 높아야 세탁 효과가 좋다。그러나 계면활성제의 농도가 CMC 수치보다 높을 때 세척 효과의 증가량은 뚜렷하지 않으며 계면활성제 농도를 너무 많이 늘릴 필요도 없다。

증용을 통해 기름을 제거할 때 증용효과는 계면활성제의 농도가 증가함에 따라 증가하며 농도가 CMC보다 높을 때도 마찬가지다。이때 세제는 국소 집중식으로 사용하는 것이 좋습니다。예를 들어 옷의 소매와 옷깃에 때가 많이 끼면 세탁 과정에서 세제를 한 겹 발라 계면활성제의 기름 용해 작용을 증가시킬 수 있다。

②온도는 오염 제거 작용에 매우 중요한 영향을 미친다。일반적으로 온도를 높이면 때를 제거하는데 도움이 되지만 때로는 온도가 너무 높으면 결점을 초래하기도 한다。

온도의 상승은 오물의 확산에 도움이 된다。 고체유지는 그 용해점보다 높은 온도에서 쉽게 유화되고 섬유는 온도의 상승으로 팽창하는데 이 모든것이 오물을 제거하는데 도움이 된다。그러나 컴팩트한 직물의 경우 섬유가 팽창함에 따라 섬유 사이의 미세한 간격이 줄어들어 때 제거에 불리하다。

온도 변화는 계면활성제의 용해도, CMC 값, 접착제 크기에도 영향을 미쳐 세탁 효과에도 영향을 준다。긴 탄소 사슬을 가진 계면활성제는 저온에서 용해도가 낮고 CMC 값보다 낮은 경우도 있어 세척 온도를 적당히 높여야 한다。온도는 이온형과 비이온형 계면활성제 CMC 값과 빔 크기에 미치는 영향이 다르다。이온계면활성제의 경우 온도의 상승은 일반적으로 CMC 값을 증가시키고 접착제 크기를 감소시킵니다。 이는 세척용액 중 계면활성제의 농도를 증가시켜야 한다는 것을 의미합니다。비이온 표면 활성제의 경우 온도의 상승은 CMC 수치의 감소와 접착 부피의 현저한 증가를 초래하므로 온도의 적절한 상승은 비이온 표면 표면 활성제가 표면 활성 작용을 발휘하는 데 도움이 될 것이 분명하다。그러나 온도는 그 탁점을 초과해서는 안 된다。

간단히 말해서, 최적의 세탁 온도는 세제 레시피와 세탁된 물체에 달려 있다。어떤 세제는 실온에서 좋은 세제 효과가 있고, 다른 세제는 냉세와 열세척 사이에 큰 차이가 있다。

③ 거품

사람들은 발포력과 세척 효과를 혼동하는 습관이 있는데, 발포력이 높은 세제는 좋은 세척 효과가 있다고 생각한다。연구에 따르면 세척 효과와 거품량 사이에는 직접적인 관계가 없다。예를 들어 거품이 적은 세제로 세탁하면 거품이 높은 세제로 세탁하는 것 못지않게 효과가 크다。

거품은 세탁과 직접적인 관련이 없지만 때로는 손으로 설거지를 하는 등 때를 제거하는 데 도움이 된다。카펫을 닦을 때 거품은 또 먼지와 기타 고체때알갱이를 가져갈수 있으며 카펫때가 먼지에서 아주 큰 비률을 차지하므로 카펫세정제는 일정한 발포능력을 가져야 한다。

발포 능력은 샴푸에도 매우 중요하다。 샴푸나 목욕 과정에서 액체에서 나오는 작은 거품은 머리카락을 윤활하고 편안하게 느끼게 한다。

④ 섬유의 종류와 방직품의 물리적 성능

섬유의 화학 구조가 때를 붙이고 제거하는 데 영향을 줄 뿐만 아니라 섬유의 외관과 실과 직물의 조직도 때를 쉽게 제거하는 데 영향을 줄 수 있다。

울 섬유의 비늘과 면 섬유의 구부러진 편평대는 매끄러운 섬유보다 때가 더 잘 쌓인다。예를 들어 섬유소막(점착막)에 묻은 숯검정은 제거하기 쉽고, 면포에 묻은 숯검정은 씻어내기 어렵다。 또 폴리에스테르로 만든 짧은 섬유직물은 긴 섬유직물보다 기름때가 쌓이기 쉽고, 짧은 섬유직물의 기름때도 긴 섬유직물의 기름때보다 제거하기 어렵다。

팽팽하게 꼬인 실과 팽팽한 직물은 섬유 사이의 간격이 매우 작기 때문에 오물의 침입에 저항할 수 있지만, 마찬가지로 세척액이 내부 오물을 제거하는 것을 방지할 수 있기 때문에 팽팽한 직물은 오물에 저항하기 시작하면 좋지만 일단 때가 묻으면 세탁하기도 더 어렵다。

⑤ 물의 경도

물 속의 Ca2+, Mg2+ 및 기타 금속 이온의 농도는 세탁 효과에 큰 영향을 미치며, 특히 음이온 표면 활성제가 Ca2+와 Mg2+ 이온을 만나면 쉽게 용해되지 않는 칼슘과 마그네슘염이 형성되어 오염 제거력을 떨어뜨린다。경수에서는 계면활성제의 농도가 높아도 오염 제거력이 증류보다 훨씬 떨어진다。계면활성제가 최적의 세탁 효과를 낼 수 있도록 물 속 Ca2+ 이온의 농도는 1 x 10-6 mol/L(CacO3~0。1 mg/L) 이하로 낮춰야 한다。이것은 세제에 각종 유연제를 첨가해야 한다。