مواد شوینده:
ترکیباتی که می‌توانند کثیفی
یا روغن
را از یک ماده پاک کنند و به صورت سوسپانسیون آن را در محلول نگه دارند، شوینده
نامیده شده و به این خاصیت، پاک کنندگی می‌گویند. پاک کنندگی ارتباط نزدیکی با کشش
سطحی دارد. صابون نوعی از مواد شوینده است. مواد شوینده به طور گسترده در صنعت
نساجی استفاده می‌شود. شوینده در صنعت نساجی برای تمیز کردن اولیه، از بین بردن
مواد آهاری یا روغن از پارچه مناسب است.
صابون‌ها نمک‌های فلزی اسیدهای چرب (اشباع یا غیراشباع) حاوی
8 تا 22 اتم کربن هستند. ممکن است انواع مختلفی از نمک فلزی وجود داشته باشد اما
نمک‌های سدیم و پتاسیم به عنوان مواد شوینده استفاده می‌شوند. صابون تجاری با
جوشاندن چربی‌ها یا روغن‌های طبیعی با محلول آبی سدیم یا هیدروکسید پتاسیم تولید می‌شود.
صابون در آب سرد خیلی آهسته اما به سرعت در آب گرم حل می‌شود که این خاصیت، یکی از
خواص مهم صابون است. صابون در صنعت نساجی به عنوان محصولات پاک کننده یا روان
کننده استفاده می‌شود.
در این مطلب به بررسی مکانیزم شویندگی صابون می‌پردازیم.
یک شوینده مناسب باید دارای ویژگی‌های زیر باشد:
ü خاصیت مرطوب کنندگی خوب به منظور تماس مواد شوینده با
سطحی که قرار است تمیز شود
ü قابلیت حذف یا کمک به حذف کثیفی
ü قابلیت حل کردن یا دیسپرس کردن کثیفی‌های حذف شده و جلوگیری
از رسوب مجدد آن بر روی سطح تمیز شده
مولکول‌های صابون دارای سر آبدوست و دم آبگریز هستند که به طور یکنواخت
در آب توزیع نمی‌شوند، بلکه دم آبگریز خود را به سمت سطوح جهت می‌دهد.
خواص عملکردی و قابل توجه صابون:
ü
حلالیت:
·
افزایش اندازۀ کاتیون تک ظرفیتی حلالیت را افزایش می‌دهد و افزایش اندازۀ کاتیون
دو ظرفیتی یا سه ظرفیتی حلالیت را کاهش می‌دهد.
·
با افزایش طول زنجیرۀ کربنی انحلال پذیری کاهش می‌یابد اما قدرت پاک کنندگی
افزایش می‌یابد.
·
به طور کلی با افزایش حلالیت، خاصیت نرمی و لطافت صابون نیز افزایش می‌یابد.
ü
ویژگی‌های کف کنندگی و پاک کنندگی:
·
استفاده از اسیدهای چرب با طول زنجیره C-10 تا C-12 برای ویژگی کف کردن ترجیح داده می‌شود.
·
استفاده از اسید چرب با طول زنجیره C-16 تا C-18 برای ویژگی تمیز کنندگی ترجیح داده می‌شود.
اثربخشی محلول صابون به عنوان یک شوینده به میزان قابل توجهی
تحت عوامل زیر است:
v
ماهیت اسید چرب
v
شرایط دمایی
v
غلظتی که قرار است در آن استفاده شود.
معایب استفاده از صابون‌ها:
v
در آب سخت عملکردی ندارد.
v
در شرایط اسیدی خاصیت خود را از دست می‌دهد.
v
در حضور یون سدیم عملکردی ندارد و یون سدیم، صابون را رسوب می‌دهد.
میسل:
همانطور که غلظت سطح فعال در محلول افزایش می‌یابد، از نظر
انرژی برای مولکول‌ها یا مونومرهای شرایطی ایجاد می‌شود تا در محلول فرم خاص
اختیار کند و میسل‌ها را تشکیل دهند.
CMC :
غلظتی که در بالای آن تشکیل میسل قابل ملاحظه می‌شود، غلظت
بحرانی میسل (C.M.C.)
نامیده می‌شود.
در غلظت کم سطح فعال‌ها، مولکول‌های سطح فعال روی سطح قرار می‌گیرند.
هنگامی که سطح فعال بیشتری اضافه می‌شود، کشش سطحی محلول به سرعت شروع به کاهش می‌کند،
زیرا مولکول‌های سطح فعال بیشتر و بیشتری روی سطح خواهند بود. هنگامی که سطح اشباع
می‌شود، افزودن مولکول‌های سطح فعال منجر به تشکیل میسل می‌شود. این نقطۀ غلظت،
غلظت میسل بحرانی نامیده می‌شود.
1. در غلظت
بسیار کم سطح فعال تنها تغییر جزئی در کشش سطحی تشخیص داده می‌شود.
2. افزودن سطح
فعال کشش سطحی را به شدت کاهش می‌دهد.
3. در نقطۀ CMC ، سطح اشباع می‌شود و افزودن مولکول‌های سطح فعال بر کشش سطحی تأثیری
ندارد.
عوامل موثر بر: CMC
ü
تعداد اتم کربن
ü
افزایش دما
ü
افزودن الکترولیت‌ها
ü
افزودن مولکول‌های آلی
در سطح مشترک (مثلاً پارچه-آب، روغن-آب)، زنجیره بلند آلکیل تمایل
دارد از فاز آب دور شود، در نتیجه کشش سطحی کاهش می‌یابد، زیرا نیرو بر خلاف کشش
مولکول‌های آب به داخل عمل می‌کند. بنابراین می‌توان گفت صابون یک سطح فعال است که
کشش سطحی آب را کاهش می‌دهد.
بیایید یک قطره روغن روی پارچه را در نظر بگیریم:
شکل قطره روغن به 3 نیروی زیر بستگی دارد:
o
TL =کشش سطحی بین قطرۀ روغن و فاز آبی اطراف
o
TS =کشش سطحی بین پارچه و فاز آبی اطراف
o
TLS =کشش سطحی بین پارچه و قطرۀ روغن
می‌بینیم که اگر TLS + TL نسبت به TS افزایش یابد، سطح تماس بین روغن و پارچه کاهش می‌یابد. این باعث می‌شود که شکل روغن مانند یک دایره با کاهش زاویه تماس (Ө) شود.
همانطور که می‌بینیم 2 فاز مایع (آب و روغن) وجود دارد. اگر زاویه تماس
بیش از 90 درجه باشد مقدار cosӨ منفی
است که به معنی TLS > TS است بنابراین
بدیهی است که فاز آب شروع به جایگزین شدن با فاز روغنی که در تماس با پارچه است می‌شود.
برای از بین بردن روغن یا کثیفی از پارچه، محلول صابون باید زاویه
تماس را افزایش دهد که باید بیش از 90 درجه باشد.
برای ناخالصی‌های هیدروفوبیک:
v دم‌های هیدروفوبیک کثیفی یا روغن و سطح پارچه را اشباع می‌کند.
v کشش سطحی آب با الیاف و روغن کاهش می‌یابد.
v کشش سطحی بین الیاف و روغن بدون تغییر است، بنابراین
اکنون زاویه تماس بیش از 90 درجه است.
v روغن از روی لیف شروع به بلند شدن می‌کند و به طرف محلول
خارج می‌شود که در آنجا توسط دافعۀ الکترواستاتیکی معلق می‌شود.
v به دلیل دافعۀ بار منفی کثیفی دوباره رسوب نمی‌شود.
برای ناخالصی‌های هیدروفیل (قطبی):
v سر آبدوست خود را به سمت ناخالصی قطبی جهت می‌دهد.
v لایۀ دومی تشکیل می‌شود که در آن دم آبگریز خود را به سمت
لایۀ اول دم‌ها جهت می‌دهد.
ادامۀ مکانیزم مشابه سیستم قبلی است.
منبع textilelearner.net