Podľa tabuľky majú povrchovo aktívne látky vhodné na použitie ako emulgátory typu olej vo vode hodnotu HLB od 3,5 do 6, zatiaľ čo pre emulgátory typu voda v oleji sa pohybujú medzi 8 a 18.

② Stanovenie hodnôt HLB (vynechané).

07 Emulgácia a solubilizácia

Emulzia je systém, ktorý vzniká disperziou jednej nemiešateľnej kvapaliny v inej vo forme jemných častíc (kvapôčok alebo tekutých kryštálov). Emulgátor, čo je typ povrchovo aktívnej látky, je nevyhnutný na stabilizáciu tohto termodynamicky nestabilného systému znížením medzifázovej energie. Fáza existujúca v emulzii vo forme kvapôčok sa nazýva dispergovaná fáza (alebo vnútorná fáza), zatiaľ čo fáza tvoriaca súvislú vrstvu sa nazýva disperzné médium (alebo vonkajšia fáza).

① Emulgátory a emulzie

Bežné emulzie často pozostávajú z jednej fázy, ktorou je voda alebo vodný roztok, a druhej fázy z organickej látky, ako sú oleje alebo vosky. V závislosti od ich disperzie možno emulzie klasifikovať ako voda v oleji (W/O), kde je olej dispergovaný vo vode, alebo olej vo vode (O/W), kde je voda dispergovaná v oleji. Okrem toho môžu existovať aj komplexné emulzie ako W/O/W alebo O/W/O. Emulgátory stabilizujú emulzie znižovaním povrchového napätia a tvorbou monomolekulárnych membrán. Emulgátor sa musí adsorbovať alebo akumulovať na rozhraní, aby znížil povrchové napätie a preniesol náboje na kvapôčky, čím sa vytvorí elektrostatické odpudzovanie, alebo sa okolo častíc vytvorí ochranný film s vysokou viskozitou. V dôsledku toho musia látky používané ako emulgátory obsahovať amfifilné skupiny, ktoré môžu poskytnúť povrchovo aktívne látky.

② Metódy prípravy emulzie a faktory ovplyvňujúce stabilitu

Existujú dve hlavné metódy prípravy emulzií: mechanické metódy dispergujú kvapaliny na drobné častice v inej kvapaline, zatiaľ čo druhá metóda zahŕňa rozpustenie kvapalín v molekulárnej forme v inej kvapaline a ich vhodnú agregáciu. Stabilita emulzie sa vzťahuje na jej schopnosť odolávať agregácii častíc, ktorá vedie k fázovému oddeleniu. Emulzie sú termodynamicky nestabilné systémy s vyššou voľnou energiou, takže ich stabilita odráža čas potrebný na dosiahnutie rovnováhy, t. j. čas potrebný na oddelenie kvapaliny od emulzie. Keď sú v medzifázovom filme prítomné mastné alkoholy, mastné kyseliny a mastné amíny, pevnosť membrány sa výrazne zvyšuje, pretože polárne organické molekuly tvoria komplexy v adsorbovanej vrstve, čím spevňujú medzifázovú membránu.

Emulgátory zložené z dvoch alebo viacerých povrchovo aktívnych látok sa nazývajú zmiešané emulgátory. Zmiešané emulgátory sa adsorbujú na rozhraní voda-olej a molekulárne interakcie môžu tvoriť komplexy, ktoré výrazne znižujú povrchové napätie, čím sa zvyšuje množstvo adsorbátu a vytvárajú hustejšie a pevnejšie medzifázové membrány.

Elektricky nabité kvapôčky výrazne ovplyvňujú stabilitu emulzií. V stabilných emulziách kvapôčky zvyčajne nesú elektrický náboj. Pri použití iónových emulgátorov je hydrofóbny koniec iónových povrchovo aktívnych látok zabudovaný do olejovej fázy, zatiaľ čo hydrofilný koniec zostáva vo vodnej fáze, čím dodáva kvapôčkam náboj. Podobné náboje medzi kvapôčkami spôsobujú odpudzovanie a zabraňujú koalescencii, čo zvyšuje stabilitu. Čím väčšia je teda koncentrácia emulgačných iónov adsorbovaných na kvapôčkach, tým väčší je ich náboj a tým vyššia je stabilita emulzie.

Viskozita disperzného média tiež ovplyvňuje stabilitu emulzie. Vo všeobecnosti médiá s vyššou viskozitou zlepšujú stabilitu, pretože silnejšie bránia Brownovmu pohybu kvapôčok, čím spomaľujú pravdepodobnosť zrážok. Látky s vysokou molekulovou hmotnosťou, ktoré sa rozpúšťajú v emulzii, môžu zvýšiť viskozitu a stabilitu média. Okrem toho môžu látky s vysokou molekulovou hmotnosťou tvoriť robustné medzifázové membrány, čím ďalej stabilizujú emulziu. V niektorých prípadoch môže pridanie pevných práškov podobne stabilizovať emulzie. Ak sú pevné častice úplne zmáčané vodou a môžu byť zmáčané olejom, zostanú zadržané na rozhraní voda-olej. Pevné prášky stabilizujú emulziu tým, že zlepšujú film, pretože sa zhlukujú na rozhraní, podobne ako adsorbované povrchovo aktívne látky.

Povrchovo aktívne látky môžu výrazne zvýšiť rozpustnosť organických zlúčenín, ktoré sú nerozpustné alebo mierne rozpustné vo vode po vytvorení micel v roztoku. V tomto čase sa roztok javí ako číry a táto schopnosť sa nazýva solubilizácia. Povrchovo aktívne látky, ktoré môžu podporovať solubilizáciu, sa nazývajú solubilizátory, zatiaľ čo organické zlúčeniny, ktoré sa solubilizujú, sa označujú ako solubiláty.

08 Pena

Pena zohráva kľúčovú úlohu v procesoch prania. Pena sa vzťahuje na disperzný systém plynu dispergovaného v kvapaline alebo pevnej látke, pričom plyn je dispergovanou fázou a kvapalina alebo pevná látka je disperzným médiom, známy ako kvapalná pena alebo pevná pena, ako sú penové plasty, penové sklo a penobetón.

(1) Tvorba peny

Termín pena označuje súbor vzduchových bublín oddelených kvapalnými filmami. Vzhľadom na značný rozdiel v hustote medzi plynom (disperznou fázou) a kvapalinou (disperzným médiom) a nízku viskozitu kvapaliny, plynové bubliny rýchlo stúpajú na povrch. Tvorba peny zahŕňa začlenenie veľkého množstva plynu do kvapaliny; bubliny sa potom rýchlo vracajú na povrch a vytvárajú agregát vzduchových bublín oddelených minimálnym kvapalným filmom. Pena má dve charakteristické morfologické vlastnosti: po prvé, plynové bubliny často nadobúdajú mnohostenný tvar, pretože tenký kvapalný film na priesečníku bublín má tendenciu sa stenčovať, čo nakoniec vedie k prasknutiu bublín. Po druhé, čisté kvapaliny nemôžu tvoriť stabilnú penu; na vytvorenie peny musia byť prítomné aspoň dve zložky. Roztok povrchovo aktívnej látky je typický systém tvoriaci penu, ktorého penivá schopnosť je spojená s jeho ďalšími vlastnosťami. Povrchovo aktívne látky s dobrou penivou schopnosťou sa nazývajú peniace činidlá. Hoci peniace činidlá vykazujú dobrú penivú schopnosť, pena, ktorú vytvárajú, nemusí dlho vydržať, čo znamená, že ich stabilita nie je zaručená. Na zlepšenie stability peny je možné pridať látky, ktoré zvyšujú stabilitu; Tieto sa nazývajú stabilizátory, pričom medzi bežné stabilizátory patrí lauryldietanolamín a oxidy dodecyldimetylamínu.

(2) Stabilita peny

Pena je termodynamicky nestabilný systém; jej prirodzený postup vedie k prasknutiu, čím sa zmenšuje celková plocha povrchu kvapaliny a znižuje sa voľná energia. Proces odpeňovania zahŕňa postupné stenčovanie kvapalného filmu oddeľujúceho plyn, až kým nedôjde k prasknutiu. Stupeň stability peny je primárne ovplyvnený rýchlosťou odtekania kvapaliny a pevnosťou kvapalného filmu. Medzi ovplyvňujúce faktory patria:

① Povrchové napätie: Z energetického hľadiska nižšie povrchové napätie podporuje tvorbu peny, ale nezaručuje jej stabilitu. Nízke povrchové napätie naznačuje menší tlakový rozdiel, čo vedie k pomalšiemu odtekaniu kvapaliny a zhrubnutiu kvapalného filmu, čo oboje podporuje stabilitu.

② Povrchová viskozita: Kľúčovým faktorom stability peny je pevnosť kvapalného filmu, primárne určená robustnosťou povrchového adsorpčného filmu meranou povrchovou viskozitou. Experimentálne výsledky naznačujú, že roztoky s vysokou povrchovou viskozitou vytvárajú dlhšie trvajúcu penu vďaka zvýšeným molekulárnym interakciám v adsorbovanom filme, ktoré významne zvyšujú pevnosť membrány.

③ Viskozita roztoku: Vyššia viskozita samotnej kvapaliny spomaľuje odtekanie kvapaliny z membrány, čím sa predlžuje životnosť kvapalného filmu pred prasknutím a zvyšuje sa stabilita peny.

④ „Opravný“ účinok povrchového napätia: Povrchovo aktívne látky adsorbované na membránu môžu pôsobiť proti rozpínaniu alebo sťahovaniu povrchu filmu; toto sa nazýva opravný účinok. Keď sa povrchovo aktívne látky adsorbujú na kvapalný film a zväčšujú jeho povrchovú plochu, znižuje sa tým koncentrácia povrchovo aktívnych látok na povrchu a zvyšuje sa povrchové napätie; naopak, sťahovanie vedie k zvýšenej koncentrácii povrchovo aktívnych látok na povrchu a následne k zníženiu povrchového napätia.

⑤ Difúzia plynu cez kvapalný film: V dôsledku kapilárneho tlaku majú menšie bubliny tendenciu mať vyšší vnútorný tlak v porovnaní s väčšími bublinami, čo vedie k difúzii plynu z malých bublín do väčších, čo spôsobuje zmršťovanie malých bublín a rast väčších bublín, čo nakoniec vedie k kolapsu peny. Dôsledná aplikácia povrchovo aktívnych látok vytvára rovnomerné, jemne rozptýlené bubliny a zabraňuje odpeňovaniu. Keď sú povrchovo aktívne látky pevne uložené v kvapalnom filme, difúzia plynu je brzdená, čím sa zvyšuje stabilita peny.

⑥ Vplyv povrchového náboja: Ak má penový kvapalný film rovnaký náboj, oba povrchy sa budú navzájom odpudzovať, čím sa zabráni jeho stenčeniu alebo roztrhnutiu. Tento stabilizačný účinok môžu zabezpečiť iónové povrchovo aktívne látky. Stručne povedané, pevnosť kvapalného filmu je kľúčovým faktorom určujúcim stabilitu peny. Povrchovo aktívne látky pôsobiace ako peniace činidlá a stabilizátory musia vytvárať tesne usporiadané molekuly absorbované na povrchu, pretože to významne ovplyvňuje medzifázovú molekulárnu interakciu, čím sa zvyšuje pevnosť samotného povrchového filmu a tým sa zabraňuje odtekaniu kvapaliny zo susedného filmu, čím sa zlepšuje stabilita peny.

(3) Zničenie peny

Základný princíp deštrukcie peny spočíva v zmene podmienok, ktoré vytvárajú penu, alebo v eliminácii stabilizačných faktorov peny, čo vedie k fyzikálnym a chemickým metódam odpeňovania. Fyzikálne odpeňovanie udržiava chemické zloženie penového roztoku a zároveň mení podmienky, ako sú vonkajšie poruchy, zmeny teploty alebo tlaku, ako aj ultrazvukové ošetrenie, čo sú všetko účinné metódy na elimináciu peny. Chemické odpeňovanie sa vzťahuje na pridávanie určitých látok, ktoré interagujú s penotvornými činidlami, čím znižujú pevnosť kvapalného filmu v pene, čím znižujú stabilitu peny a dosahujú odpeňovanie. Takéto látky sa nazývajú odpeňovače, z ktorých väčšina sú povrchovo aktívne látky. Odpeňovače majú zvyčajne pozoruhodnú schopnosť znižovať povrchové napätie a môžu sa ľahko adsorbovať na povrchy so slabšou interakciou medzi zložkami molekúl, čím vytvárajú voľne usporiadanú molekulárnu štruktúru. Typy odpeňovačov sú rôzne, ale vo všeobecnosti ide o neiónové povrchovo aktívne látky, pričom sa ako vynikajúce odpeňovače bežne používajú rozvetvené alkoholy, mastné kyseliny, estery mastných kyselín, polyamidy, fosfáty a silikónové oleje.

(4) Pena a čistenie

Množstvo peny priamo nekoreluje s účinnosťou čistenia; viac peny neznamená lepšie čistenie. Napríklad neiónové povrchovo aktívne látky môžu produkovať menej peny ako mydlo, ale môžu mať lepšie čistiace schopnosti. Za určitých podmienok však pena môže pomôcť odstraňovať nečistoty; napríklad pena z umývania riadu pomáha odvádzať mastnotu, zatiaľ čo čistenie kobercov umožňuje pene odstrániť nečistoty a pevné nečistoty. Pena môže navyše signalizovať účinnosť čistiaceho prostriedku; nadmerné množstvo mastnoty často bráni tvorbe bublín, čo spôsobuje buď nedostatok peny, alebo zníženie existujúcej peny, čo naznačuje nízku účinnosť čistiaceho prostriedku. Pena môže navyše slúžiť ako indikátor čistoty oplachovania, pretože hladina peny v oplachovacej vode často klesá s nižšou koncentráciou čistiaceho prostriedku.

09 Proces prania

Všeobecne povedané, umývanie je proces odstraňovania nežiaducich zložiek z čisteného predmetu s cieľom dosiahnuť určitý účel. Vo všeobecnosti sa umývanie vzťahuje na odstraňovanie nečistôt z povrchu nosiča. Počas umývania určité chemické látky (ako napríklad detergenty) pôsobia tak, že oslabujú alebo eliminujú interakciu medzi nečistotami a nosičom, čím transformujú väzbu medzi nečistotami a nosičom na väzbu medzi nečistotami a detergentom, čo umožňuje ich oddelenie. Vzhľadom na to, že predmety, ktoré sa majú čistiť, a nečistoty, ktoré je potrebné odstrániť, sa môžu značne líšiť, umývanie je zložitý proces, ktorý možno zjednodušiť do nasledujúceho vzťahu:

Nosič • Nečistoty + Prací prostriedok = Nosič + Nečistoty • Prací prostriedok. Proces prania možno vo všeobecnosti rozdeliť do dvoch fáz:

1. Nečistoty sa od nosiča oddelia pôsobením čistiaceho prostriedku;

2. Oddelené nečistoty sa rozptýlia a suspendujú v médiu. Proces prania je reverzibilný, čo znamená, že rozptýlené alebo suspendované nečistoty sa môžu potenciálne opätovne usadiť na čistenom predmete. Účinné čistiace prostriedky preto musia byť nielen schopné oddeliť nečistoty od nosiča, ale aj rozptýliť a suspendovať nečistoty, čím sa zabráni ich opätovnému usadzovaniu.

(1) Druhy nečistôt

Dokonca aj jeden predmet môže hromadiť rôzne typy, zloženie a množstvo nečistôt v závislosti od kontextu jeho použitia. Mastné nečistoty pozostávajú prevažne z rôznych živočíšnych a rastlinných olejov a minerálnych olejov (ako je ropa, vykurovací olej, uhoľný decht atď.); pevné nečistoty zahŕňajú častice, ako sú sadze, prach, hrdza a sadze. Pokiaľ ide o nečistoty od oblečenia, môžu pochádzať z ľudských sekrétov, ako je pot, kožný maz a krv; škvŕn súvisiacich s jedlom, ako sú škvrny od ovocia alebo oleja a korenín; zvyškov kozmetiky, ako je rúž a lak na nechty; látok znečisťujúcich atmosféru, ako je dym, prach a pôda; a ďalších škvŕn, ako je atrament, čaj a farba. Túto rozmanitosť nečistôt možno vo všeobecnosti rozdeliť na pevné, tekuté a špeciálne typy.

① Pevné nečistoty: Medzi bežné príklady patria sadze, blato a prachové častice, z ktorých väčšina má tendenciu mať náboje – často záporne nabité – ktoré ľahko priľnú k vláknitým materiálom. Pevné nečistoty sú vo všeobecnosti menej rozpustné vo vode, ale dajú sa dispergovať a suspendovať v detergentoch. Častice menšie ako 0,1 μm môžu byť obzvlášť náročné na odstránenie.

② Tekuté nečistoty: Patria sem olejovité látky rozpustné v oleji, vrátane živočíšnych olejov, mastných kyselín, mastných alkoholov, minerálnych olejov a ich oxidov. Zatiaľ čo živočíšne a rastlinné oleje a mastné kyseliny môžu reagovať s alkáliami za vzniku mydiel, mastné alkoholy a minerálne oleje nepodliehajú saponifikácii, ale môžu byť rozpustené alkoholmi, étermi a organickými uhľovodíkmi a môžu byť emulgované a dispergované roztokmi detergentov. Tekuté olejovité nečistoty sú zvyčajne pevne priľnuté k vláknitým materiálom vďaka silným interakciám.

③ Špeciálne nečistoty: Táto kategória pozostáva z bielkovín, škrobov, krvi a ľudských sekrétov, ako je pot a moč, ako aj ovocných a čajových štiav. Tieto materiály sa často pevne viažu na vlákna chemickými interakciami, čo sťažuje ich vymývanie. Rôzne druhy nečistôt zriedka existujú samostatne, skôr sa miešajú a spoločne priľnú k povrchom. Často sa pod vplyvom vonkajších vplyvov nečistoty môžu oxidovať, rozkladať alebo hniť, čím vznikajú nové formy nečistôt.

(2) Priľnavosť nečistôt

Nečistoty sa prichytávajú na materiáloch, ako je oblečenie a pokožka, v dôsledku určitých interakcií medzi predmetom a nečistotami. Adhézna sila medzi nečistotami a predmetom môže byť výsledkom fyzikálnej alebo chemickej adhézie.

① Fyzikálna priľnavosť: Priľnavosť nečistôt, ako sú sadze, prach a blato, prebieha vo veľkej miere prostredníctvom slabých fyzikálnych interakcií. Tieto typy nečistôt sa vo všeobecnosti dajú relatívne ľahko odstrániť kvôli ich slabšej priľnavosti, ktorá vzniká najmä v dôsledku mechanických alebo elektrostatických síl.

A: Mechanická adhézia**: Toto sa zvyčajne vzťahuje na pevné nečistoty, ako je prach alebo piesok, ktoré priľnú mechanickými prostriedkami a ktoré sa dajú relatívne ľahko odstrániť, hoci menšie častice s veľkosťou pod 0,1 μm sa dosť ťažko odstraňujú.

B: Elektrostatická adhézia**: Ide o interakciu nabitých častíc nečistôt s opačne nabitými materiálmi; vláknité materiály bežne nesú záporný náboj, čo im umožňuje priťahovať kladne nabité priľnavé látky, ako sú určité soli. Niektoré záporne nabité častice sa stále môžu hromadiť na týchto vláknach prostredníctvom iónových mostíkov vytvorených kladnými iónmi v roztoku.

② Chemická adhézia: Vzťahuje sa na nečistoty priľnuté k predmetu prostredníctvom chemických väzieb. Napríklad polárne pevné nečistoty alebo materiály ako hrdza majú tendenciu pevne priľnúť vďaka chemickým väzbám vytvoreným s funkčnými skupinami, ako sú karboxylové, hydroxylové alebo amínové skupiny prítomné vo vláknitých materiáloch. Tieto väzby vytvárajú silnejšie interakcie, čo sťažuje odstránenie takýchto nečistôt; na účinné čistenie môžu byť potrebné špeciálne úpravy. Stupeň priľnavosti nečistôt závisí od vlastností samotnej nečistoty aj od vlastností povrchu, na ktorom priľne.

(3) Mechanizmy odstraňovania nečistôt

Cieľom prania je odstrániť nečistoty. To zahŕňa využitie rôznych fyzikálnych a chemických účinkov čistiacich prostriedkov na oslabenie alebo odstránenie priľnavosti medzi nečistotami a umytými predmetmi, a to pomocou mechanických síl (ako je ručné drhnutie, miešanie v práčke alebo náraz vody), čo v konečnom dôsledku vedie k oddeleniu nečistôt.

① Mechanizmus odstraňovania tekutých nečistôt

A: Vlhkosť: Väčšina tekutých nečistôt je mastná a má tendenciu zmáčať rôzne vláknité predmety, čím vytvára olejový film na ich povrchu. Prvým krokom pri praní je pôsobenie pracieho prostriedku, ktoré spôsobuje zmáčanie povrchu.
B: Mechanizmus rolovania na odstraňovanie oleja: Druhý krok odstraňovania tekutých nečistôt prebieha prostredníctvom procesu rolovania. Tekuté nečistoty, ktoré sa šíria ako film na povrchu, sa postupne rolujú do kvapôčok v dôsledku preferenčného zmáčania vláknitého povrchu premývacou kvapalinou, ktoré sú nakoniec nahradené premývacou kvapalinou.

② Mechanizmus odstraňovania pevných nečistôt

Na rozdiel od tekutých nečistôt, odstraňovanie pevných nečistôt závisí od schopnosti umývacej kvapaliny zmáčať častice nečistôt aj povrch nosného materiálu. Adsorpcia povrchovo aktívnych látok na povrchoch pevných nečistôt a nosiča znižuje ich interakčné sily, čím sa znižuje adhézna sila častíc nečistôt, čo uľahčuje ich odstránenie. Okrem toho, povrchovo aktívne látky, najmä iónové povrchovo aktívne látky, môžu zvýšiť elektrický potenciál pevných nečistôt a povrchového materiálu, čo uľahčuje ďalšie odstraňovanie.

Neiónové povrchovo aktívne látky majú tendenciu adsorbovať sa na všeobecne nabitých pevných povrchoch a môžu tvoriť významnú adsorbovanú vrstvu, čo vedie k zníženému opätovnému usadzovaniu nečistôt. Katiónové povrchovo aktívne látky však môžu znižovať elektrický potenciál nečistôt a nosičového povrchu, čo vedie k zníženiu odpudivosti a sťažuje odstraňovanie nečistôt.

③ Odstránenie špeciálnych nečistôt

Bežné pracie prostriedky môžu mať problém s odolnými škvrnami od bielkovín, škrobov, krvi a telesných sekrétov. Enzýmy ako proteáza dokážu účinne odstrániť škvrny od bielkovín ich rozložením na rozpustné aminokyseliny alebo peptidy. Podobne aj škroby sa dajú rozložiť na cukry pomocou amylázy. Lipázy môžu pomôcť rozložiť nečistoty triacylglycerolu, ktoré sa často ťažko odstraňujú konvenčnými prostriedkami. Škvrny od ovocných štiav, čaju alebo atramentu niekedy vyžadujú oxidačné alebo redukčné činidlá, ktoré reagujú so skupinami tvoriacimi farbivo a rozkladajú ich na vo vode rozpustnejšie fragmenty.

(4) Mechanizmus chemického čistenia

Vyššie uvedené body sa týkajú predovšetkým prania vo vode. Vzhľadom na rozmanitosť tkanín však niektoré materiály nemusia dobre reagovať na pranie vo vode, čo vedie k deformácii, blednutiu farieb atď. Mnohé prírodné vlákna sa za mokra rozťahujú a ľahko zmršťujú, čo vedie k nežiaducim štrukturálnym zmenám. Preto sa pre tieto textílie často uprednostňuje chemické čistenie, zvyčajne s použitím organických rozpúšťadiel.

Chemické čistenie je šetrnejšie v porovnaní s mokrým praním, pretože minimalizuje mechanické pôsobenie, ktoré by mohlo poškodiť oblečenie. Pre účinné odstránenie nečistôt pri chemickom čistení sa nečistoty delia na tri hlavné typy:

① Nečistoty rozpustné v oleji: Patria sem oleje a tuky, ktoré sa ľahko rozpúšťajú v rozpúšťadlách určených na chemické čistenie.

② Nečistoty rozpustné vo vode: Tento typ sa rozpúšťa vo vode, ale nie v rozpúšťadlách na chemické čistenie. Obsahuje anorganické soli, škroby a bielkoviny, ktoré môžu po odparení vody kryštalizovať.

③ Nečistoty, ktoré nie sú rozpustné ani v oleji, ani vo vode: Patria sem látky ako sadze a kovové kremičitany, ktoré sa nerozpúšťajú v žiadnom z týchto prostredí.

Každý typ nečistôt si vyžaduje odlišné stratégie na účinné odstránenie počas chemického čistenia. Nečistoty rozpustné v oleji sa metodicky odstraňujú pomocou organických rozpúšťadiel vďaka ich vynikajúcej rozpustnosti v nepolárnych rozpúšťadlách. V prípade škvŕn rozpustných vo vode musí byť v čistiacom prostriedku prítomné dostatočné množstvo vody, pretože voda je kľúčová pre účinné odstránenie nečistôt. Bohužiaľ, keďže voda má v čistiacom prostriedku minimálnu rozpustnosť, často sa pridávajú povrchovo aktívne látky, ktoré pomáhajú integrovať vodu.

Povrchovo aktívne látky zvyšujú schopnosť čistiaceho prostriedku viazať vodu a pomáhajú zabezpečiť rozpustnosť vo vode rozpustných nečistôt v micelách. Okrem toho môžu povrchovo aktívne látky brániť tvorbe nových usadenín nečistôt po vypraní, čím zvyšujú účinnosť čistenia. Mierne pridanie vody je nevyhnutné na odstránenie týchto nečistôt, ale nadmerné množstvo môže viesť k deformácii tkaniny, a preto je potrebné vyvážený obsah vody v roztokoch na chemické čistenie.

(5) Faktory ovplyvňujúce prací účinok

Adsorpcia povrchovo aktívnych látok na rozhraniach a výsledné zníženie medzifázového napätia je kľúčové pre odstraňovanie tekutých alebo pevných nečistôt. Pranie je však vo svojej podstate zložité a ovplyvňuje ho množstvo faktorov, a to aj pri podobných typoch čistiacich prostriedkov. Medzi tieto faktory patrí koncentrácia čistiaceho prostriedku, teplota, vlastnosti nečistôt, typy vlákien a štruktúra tkaniny.

① Koncentrácia povrchovo aktívnych látok: Micely tvorené povrchovo aktívnymi látkami zohrávajú kľúčovú úlohu pri praní. Účinnosť prania sa dramaticky zvyšuje, keď koncentrácia prekročí kritickú koncentráciu miciel (CMC), preto by sa detergenty mali používať v koncentráciách vyšších ako CMC pre účinné pranie. Koncentrácie detergentov nad CMC však vedú k klesajúcim výsledkom, takže nadmerná koncentrácia nie je potrebná.

② Vplyv teploty: Teplota má výrazný vplyv na účinnosť čistenia. Vyššie teploty vo všeobecnosti uľahčujú odstraňovanie nečistôt; nadmerné teplo však môže mať nepriaznivé účinky. Zvýšenie teploty má tendenciu napomáhať rozptylu nečistôt a môže tiež spôsobiť ľahšiu emulziu mastných nečistôt. V husto tkaných tkaninách však zvýšená teplota spôsobujúca napučiavanie vlákien môže neúmyselne znížiť účinnosť odstraňovania.

Kolísanie teploty tiež ovplyvňuje rozpustnosť povrchovo aktívnych látok, CMC a počet micel, čím ovplyvňuje účinnosť čistenia. Pre mnohé povrchovo aktívne látky s dlhým reťazcom nižšie teploty znižujú rozpustnosť, niekedy pod ich vlastnú CMC; preto môže byť pre optimálnu funkciu potrebné vhodné zahriatie. Vplyv teploty na CMC a micely sa líši pre iónové a neiónové povrchovo aktívne látky: zvýšenie teploty zvyčajne zvyšuje CMC iónových povrchovo aktívnych látok, čo si vyžaduje úpravu koncentrácie.

③ Pena: Existuje rozšírená mylná predstava, ktorá spája schopnosť penenia s účinnosťou prania – viac peny neznamená lepšie pranie. Empirické dôkazy naznačujú, že čistiace prostriedky s nízkou penivosťou môžu byť rovnako účinné. Pena však môže pomôcť pri odstraňovaní nečistôt v určitých aplikáciách, napríklad pri umývaní riadu, kde pena pomáha vytlačiť mastnotu, alebo pri čistení kobercov, kde zdvíha nečistoty. Okrem toho, prítomnosť peny môže naznačovať, či čistiace prostriedky fungujú; nadmerné množstvo mastnoty môže brániť tvorbe peny, zatiaľ čo zníženie peny znamená zníženú koncentráciu čistiacej látky.

④ Typ vlákna a textilné vlastnosti: Okrem chemickej štruktúry ovplyvňuje priľnavosť nečistôt a ťažkosti s ich odstraňovaním aj vzhľad a organizácia vlákien. Vlákna s drsnou alebo plochou štruktúrou, ako je vlna alebo bavlna, majú tendenciu zachytávať nečistoty ľahšie ako hladké vlákna. Husto tkané tkaniny môžu spočiatku odolávať hromadeniu nečistôt, ale môžu brániť účinnému praniu kvôli obmedzenému prístupu k zachyteným nečistotám.

⑤ Tvrdosť vody: Koncentrácie Ca²⁺, Mg²⁺ a iných kovových iónov významne ovplyvňujú výsledky prania, najmä aniónové povrchovo aktívne látky, ktoré môžu tvoriť nerozpustné soli znižujúce účinnosť čistenia. V tvrdej vode, aj pri dostatočnej koncentrácii povrchovo aktívnych látok, je účinnosť čistenia v porovnaní s destilovanou vodou nedostatočná. Pre optimálny výkon povrchovo aktívnych látok musí byť koncentrácia Ca²⁺ minimalizovaná pod 1×10⁻⁶ mol/l (CaCO₃ pod 0,1 mg/l), čo si často vyžaduje pridanie zmäkčovačov vody do zloženia pracích prostriedkov.