界面活性剤と染色工場の9つの関係

広義には、洗濯は、洗濯対象物から不要な成分を除去し、ある目的を達成する過程である。一般的な洗浄とは、キャリア表面の汚れを除去するプロセスを指す。洗濯中、洗剤などの化学物質の作用は汚れと担体との相互作用を弱めたり消したりして、汚れと担体の結合を汚れと洗剤の結合に変えて、最終的に汚れと担体を分離します。洗濯するものと落とす汚れは多種多様であるため、洗濯は非常に複雑な過程であり、洗濯の基本的な過程は以下の簡単な関係で表すことができる。

Carrie・・汚れ＋洗剤＝キャリア＋汚れ・洗剤

洗浄プロセスは通常2つの段階に分けることができます：まず、洗剤の作用の下で、汚れと担体は分離します；次に、分離された汚れが分散され、媒体中に懸濁される。洗浄プロセスは可逆的なプロセスであり、媒体中に分散および懸濁された汚れは、媒体から洗浄された物体上に再沈殿することもできる。そのため、良い洗剤は担体の汚れを取り除くことができるほか、汚れを分散して懸濁し、汚れの再沈着を防ぐことができるはずです。

（1）汚れタイプ

同じアイテムでも汚れのタイプや成分、数は使用環境によって異なる場合があります。油体汚れは主にいくつかの動植物油と鉱物油（例えば原油、燃料油、コールタールなど）であり、固体汚れは主に灰皿、灰燼、鉄さび、カーボンブラックなどである。衣類汚れの面では、汗、皮脂、血液などの人体からの汚れがある。食品中の汚れ、例えば果物の汚れ、調理油の汚れ、調味料の汚れ、澱粉など。口紅やマニキュアなどの化粧品の汚れ。;大気中の汚れ、例えば煙灰、ほこり、土など。;その他、インク、お茶、塗料など。さまざまなタイプがあります。

さまざまなタイプの汚れは、通常、固体汚れ、液体汚れ、特殊な汚れの3つに分類されます。

①固形汚れ

一般的な固体汚れには、灰、土、錆、カーボンブラック粒子が含まれる。これらの粒子のほとんどは表面に電荷を帯び、ほとんどは負に帯電し、繊維製品に容易に吸着する。固体汚れは通常、水に溶解するのは難しいが、洗剤溶液によって分散し、懸濁することができる。質量点の小さい固体汚れは、より除去しにくい。

②液体汚れ

液体汚れの多くは油溶性であり、植物油及び動物油、脂肪酸、脂肪アルコール、鉱物油及びその酸化物を含む。そのうち、動植物油、脂肪酸及びアルカリは鹸化することができ、脂肪アルコール、鉱物油はアルカリ鹸化しないが、アルコール類、エーテル類及び炭化水素類の有機溶媒、及び洗剤水溶液の乳化及び分散に可溶である。油溶性液体汚れは通常、繊維物品に対して強い力を持ち、繊維により強固に吸着する。

③特殊汚れ

特殊な汚れには、タンパク質、デンプン、血液、人体分泌物、例えば汗、皮脂、尿、ジュース、茶汁が含まれます。このタイプの汚れの多くは化学的に繊維製品に強く吸着することができる。そのため、洗いにくい。

様々なタイプの汚れは単独で発見されることは少ないが、よく混ざって物に吸着する。汚れは外部の影響で酸化、分解、または腐敗され、新しい汚れを生み出すことがあります。

（2）汚れ付着

物と汚れの間に何らかの相互作用があるため、服や手などが汚れてしまう可能性があります。汚れは様々な方法で物体に付着しているが、物理的および化学的な付着にほかならない。

①タバコの灰、ほこり、土、砂、木炭と服の接着は物理的な接着である。一般に、このような付着汚れにより、被汚染物との間の作用は比較的弱く、汚れの除去も比較的容易である。力によっては、汚れの物理的接着は機械的接着と静電的接着に分けることができる。

A：機械的付着力

このタイプの付着とは、主に塵、土、砂などの固体汚れの付着を指す。機械的接着は汚れの接着力が弱い形態の1つで、ほとんど純粋な機械的方法で除去することができますが、汚れが小さい（<0。1 um）場合は、より除去することが困難です。

B：静電接着

静電接着は主に帯電した汚れ粒子が逆電荷を帯びた物体に作用することを示す。繊維状の物体の多くは水の中で負に帯電しており、石灰類などの正に帯電した汚れに付着しやすい。一部の汚れは、水溶液中のカーボンブラック粒子などの負に帯電しているが、水中の正イオン（Ca 2＋、Mg 2＋など）によって形成されたイオンブリッジ（複数の負に帯電した物体間のイオンは、それらと橋状に作用する）によって繊維に付着することができる。

静電気作用は簡単な機械作用よりも強く、汚れを落とすのは相対的に難しい。

②化学付着力

化学的接着とは、化学結合または水素結合によって汚れが物体に作用する現象を指す。例えば、極性固体汚れ、タンパク質、錆などが繊維物品に付着し、繊維にはカルボキシル基、水酸基、アミドなどの基が含まれ、これらの基は油性汚れ中の脂肪酸、脂肪アルコールと水素結合を形成しやすい。化学力は通常強いので、汚れと物体の結合はより強固になります。このタイプの汚れは通常の方法では落としにくく、特殊な方法で処理する必要があります。

汚れの付着の程度は、汚れそのものの性質と付着物の性質と関係がある。一般的に、粒子は繊維製品に付着しやすい。固体汚れのテクスチャが小さいほど、付着力が強くなります。綿やガラスなどの親水性物体上の極性汚れは、非極性汚れよりも接着力が強い。非極性汚れは、極性脂肪、ほこり、粘土などの極性汚れよりも粘着力が強く、除去や洗浄が容易ではありません。

（3）汚れ除去機構

洗濯の目的は汚れを落とすことです。一定温度の媒体中（主に水）にある。洗剤の各種の物理的及び化学的作用を利用して、汚れ及び被洗浄物の作用を弱め又は取り除き、一定の機械的力（例えば手摩擦、洗濯機の攪拌、水衝撃）の作用の下で、汚れ及び被洗浄物を汚れ除去の目的から離脱させる。

①液体汚れ除去機構

A：濡れ

液体汚れの多くは油性です。油汚れはほとんどの繊維状物品を濡らし、多かれ少なかれ油膜の形で繊維状材料の表面に拡散する。洗浄動作の第一歩は、洗浄液で表面を湿らせることである。説明を容易にするために、繊維の表面は滑らかな固体表面と考えることができる。

B：オイル分離・カール機構

洗浄動作の第2ステップは油脂を除去し、液体汚れを除去することは巻き取りによって実現される。液体汚れは最初に油膜を拡散する形で表面に存在し、洗浄液の固体表面（すなわち繊維表面）への優先的な濡れ作用の下で、それは一歩一歩縮んで油ビーズになり、油ビーズは洗浄液に置換され、最終的に一定の外力の作用の下で表面から離れる。

②固体汚れ除去機構

液体汚れの除去は主に洗浄溶液によって汚れ担体を優先的に湿らせることであり、固体汚れの除去機構は異なり、その中で洗浄過程は主に洗浄溶液によって汚れとその担体表面を湿らせることである。固体汚れ及びそのキャリア表面への界面活性剤の吸着により、汚れと表面との相互作用が減少し、表面への汚れ団の付着強度が低下するため、汚れ団はキャリア表面から容易に除去される。

また、界面活性剤、特にイオン界面活性剤の固体汚れ及びそのキャリア表面への吸着は、固体汚れ及びそのキャリア表面の表面電位を増加させ、汚れの除去に有利になる可能性がある。固体または典型的には繊維の表面は通常、水媒体中で負に帯電しているので、汚れまたは固体表面上に拡散した二電子層を形成することができる。均一電荷の反発作用により、水中の汚れ粒子と固体表面との接着力が低下する。アニオン界面活性剤を添加すると、汚れ粒子と固体表面の負の表面電位を同時に増加させることができるため、それらの間の反発作用がより強化され、粒子の接着強度がより低下し、汚れがより除去されやすい。

非イオン界面活性剤は、界面電位を実質的に変えることはないが、吸着した非イオン界面活性剤は表面に一定の厚さの吸着層を形成することが多く、汚れの再付着を防止するのに役立つ。

カチオン界面活性剤の場合、それらの吸着は汚れ物質とその担体表面の負の表面電位を減少または除去し、これは汚れと表面との間の反発を減少させ、そのため汚れの除去に不利である、また、カチオン界面活性剤は固体表面に吸着した後、固体表面を疎水化することが多いので、表面の濡れや洗浄に不利である。

③特殊土壌の除去

タンパク質、デンプン、人体分泌物、ジュース、茶汁、その他のこのような汚れは通常の界面活性剤では除去できず、特殊な処理が必要である。

クリーム、卵、血液、牛乳、皮膚排泄物などのタンパク質汚れは繊維に凝結して退化することが多く、粘着力が強い。タンパク質汚れはプロテアーゼを用いて除去することができる。プロテアーゼは汚れ中のタンパク質を水溶性アミノ酸またはオリゴペプチドに分解する。

デンプン汚れは主に食品、その他の肉汁、糊などに由来する。アミラーゼはデンプン汚れの加水分解に触媒作用を持ち、デンプンを糖に分解する。

リパーゼはトリグリセリドの分解を触媒し、これらのトリグリセリドは通常の方法で皮脂や食用油などを除去し、可溶性グリセリンや脂肪酸に分解するのは難しい。

ジュース、茶汁、インク、口紅などのシミは繰り返し洗っても完全には洗いにくいものがあります。これらの汚れは、漂白剤などの酸化剤または還元剤との酸化還元反応によって除去することができ、これは発色基または発色促進基の構造を破壊し、小さな水溶性成分に分解することができる。

（4）ドライクリーニング洗浄機構

上記の内容は、実際には洗濯媒体としての水に対するものである。実際、衣類の種類や構造が異なるため、水洗いが不便なものや洗いにくいものもあり、洗濯後に変形したり、色あせたりするものもあります。例えば、ほとんどの天然繊維は水を吸って膨張しやすく、乾燥して収縮しやすいため、洗濯後に変形したり、水洗いによって毛製品もしばしば縮む現象が現れ、一部の毛製品は水で洗ってもボールができやすく、変色しやすい、一部のシルクは洗った後に手触りが悪くなり、光沢を失った。これらの衣類については、ドライクリーニングを用いて汚れを落とすことが多い。ドライクリーニングとは、一般に有機溶媒中、特に非極性溶媒中での洗浄方法を指す。

ドライクリーニングは水洗いよりも穏やかな洗い方です。ドライクリーニングにはあまり機械的な作用が必要ないため、衣類にダメージ、しわ、変形を与えることはありませんが、ドライローションは水とは異なり、膨張や収縮を起こすことは少ないからです。技術が適切に処理されていれば、服はドライクリーニングでき、変形や色あせがなく、寿命を延ばすことができます。

ドライクリーニングには、3つの汚れがあります。

①油溶性汚れ油溶性ほこりには、液体または油っこいものであり、ドライクリーニング溶媒に溶解することができる様々な油および油脂が含まれる。

②水溶性汚れ水溶性汚れは水溶液に可溶であるが、ドライローションには不溶であり、水の状態で衣類に吸着し、水は沈殿後に蒸発して無機塩、デンプン、タンパク質などの顆粒状固体になる。

③油や水に溶けない汚れ水に溶けない汚れ水にも溶けないし、カーボンブラック、各種金属のケイ酸塩、酸化物などのドライクリーニング溶媒にも溶けない。

さまざまなタイプの汚れの性質が異なるため、ドライクリーニング中に汚れを落とす方法が異なります。動植物油、鉱物油、油脂などの油溶性土壌は、有機溶剤に溶けやすく、ドライクリーニングで除去しやすい。油脂用ドライクリーニング溶媒の優れた溶解性は、主に分子間のファンデルワールス力に由来する。

無機塩、砂糖、タンパク質、汗などの水溶性汚れを除去するためには、ドライローションに適量の水を加えなければならない。そうしないと、水溶性汚れは衣類から落ちにくい。しかし、水はドライローションに溶けにくいので、水量を増やすには界面活性剤を添加する必要があります。ドライローション中の水の存在は汚れと衣類表面を水和させることができ、それによって界面活性剤の極性基と相互作用しやすく、界面活性剤の表面への吸着に有利である。また、界面活性剤がミセルを形成する際に、水溶性汚れ及び水をミセルに溶解させることができる。界面活性剤は、ドライクリーニング溶剤の含水量を増加させることができるほか、汚れの再堆積を防止し、汚れ除去効果を高めることができる。

少量の水は水溶性汚れを除去するために必要ですが、水が多すぎると衣類が変形したりシワになったりするので、ドライローションの水の量は適切でなければなりません。

灰、土、土、カーボンブラックなどの固体粒子のような水にも油にも溶けない汚れは、通常、静電気力によって、または油と結合して服に付着する。ドライクリーニングでは、溶媒の流れ、衝撃によって静電気力が汚れを吸着することができ、ドライローションは油を溶解し、油と汚れを結合して衣類に付着した固体粒子をドライローション中で脱落させ、ドライローションは少量の水と界面活性剤中で、脱落した固体汚れ粒子を安定して懸濁させることができ、再び衣類に堆積しないように分散する。

（5）洗浄作用に影響する因子

界面上の界面活性剤の配向吸着と表面（界面）張力の低下は、液体または固体汚れを除去する主な要因である。しかしながら、洗濯プロセスは複雑であり、同じタイプの洗剤を使用しても、洗濯効果は多くの他の要因に影響される。これらの因子には、洗剤の濃度、温度、汚れの性質、繊維の種類、および布地の構造が含まれる。

①界面活性剤濃度

溶液中の界面活性剤のミセルは洗浄中に重要な役割を果たす。濃度が臨界ミセル濃度（CMC）に達すると、洗浄効果が急激に増加する。そのため、溶媒中の洗剤の濃度はCMC値より高くなければならず、良好な洗浄効果を持つことができない。しかし、界面活性剤の濃度がCMC値よりも高い場合、洗浄効果の増加は明らかではなく、界面活性剤濃度を過剰に増加させる必要もない。

油を溶解除去すると、溶解効果は界面活性剤濃度の増加とともに増加し、CMC濃度よりも高い場合でも増加する。その際、局所的に集中するように洗剤を使うことをおすすめします。例えば、衣類の袖口や襟に汚れが多い場合は、洗濯中に洗剤を塗って、界面活性剤の油への溶解作用を高めることができます。

②温度は洗浄作用に非常に重要な影響を与える。一般に、温度を上げることは汚れを落とすのに役立ちますが、温度が高すぎることもデメリットになることがあります。

温度の上昇は汚れの拡散に役立ち、固体油脂はその融点より高い温度で乳化しやすく、繊維は温度の上昇によって膨張し、これらすべてが汚れの除去に役立つ。しかし、コンパクトファブリックでは、繊維が膨張するにつれて繊維間の微小間隙が減少し、汚れの除去に不利である。

温度変化は界面活性剤の溶解度、CMC値、ミセルサイズにも影響し、洗浄効果にも影響する。長い炭素鎖を有する界面活性剤は低温での溶解度が低く、溶解度がCMC値よりも低い場合もあるので、洗浄温度を適切に高めるべきである。イオン性界面活性剤と非イオン性界面活性剤のCMC値とミセルサイズに及ぼす温度の影響は異なる。イオン界面活性剤の場合、温度の上昇は通常CMC値を増加させ、ミセルサイズを減少させることができ、これは洗浄溶液中の界面活性剤の濃度を増加させるべきであることを意味する。非イオン界面活性剤の場合、温度の上昇はCMC値の低下とミセル体積の顕著な増加をもたらし、したがって、温度の適切な上昇は非イオン界面活性剤がその界面活性作用を発揮するのに役立つことが明らかである。しかし、温度はその濁点を超えてはならない。

簡単に言えば、最適な洗浄温度は洗剤処方及び被洗浄物に依存する。一部の洗剤は室温では洗剤効果が高いが、他の洗剤は冷洗と熱洗の間に大きな違いがある。

③泡

発泡力と洗浄効果を混同する習慣があり、発泡力の高い洗剤は良好な洗浄効果があると考えられている。研究により、洗浄効果と泡量との間には直接関係がないことが明らかになった。例えば、低発泡洗剤で洗浄する効果は、高発泡洗剤で洗浄することに劣らない。

泡は洗濯とは直接関係ありませんが、手で洗うなどの汚れを落とすのに役立つことがあります。カーペットを拭く際には、泡はほこりや他の固体汚れ粒子を持ち去ることもでき、カーペット汚れはほこりの中で大きな割合を占めるため、カーペットクリーナーは一定の発泡能力を持つべきである。

発泡力はシャンプーにも重要で、シャンプーや入浴中に液体から発生する細かい泡は髪を滑らかに快適にする。

④繊維の種類と織物の物理性能

繊維の化学構造が汚れの付着と除去に影響を与えるほか、繊維の外観や糸や織物の組織も汚れの除去の容易さに影響を与える。

羊毛繊維の鱗片や綿繊維の湾曲平坦帯は、滑らかな繊維よりも汚れが溜まりやすい。例えば、セルロースフィルム（ビスコースフィルム）に付着したカーボンブラックは容易に除去でき、木綿に付着したカーボンブラックは洗い流しにくい。また、ポリエステル製の短繊維織物は長繊維織物よりも油汚れが溜まりやすく、短繊維織物の油汚れも長繊維織物の油汚れよりも除去しにくい。

撚りをかけた糸と織布は、繊維間の隙間が小さいので汚れの侵入に抵抗できますが、同様に洗濯液が内部汚れを排除するのを防ぐこともできるので、織物が汚れに抵抗し始めるのは良いですが、一度汚れが付いてしまうと洗濯もさらに難しくなります。

⑤水の硬度

水中のCa 2＋、Mg 2＋及び他の金属イオンの濃度は洗浄効果に大きな影響を与え、特に陰イオン界面活性剤がCa 2＋及びMg 2＋イオンに遭遇すると、溶けにくいカルシウム及びマグネシウム塩が形成され、それによってその洗浄力が低下する。硬水では、界面活性剤の濃度が高くても、その洗浄力は蒸留よりずっと劣っている。界面活性剤が最適な洗浄効果を得るためには、水中のCa 2＋イオンの濃度は1 x 10−6 mol/L（CaCO 3〜0。1 mg/L）以下に低下しなければならない。これには洗剤に各種柔軟剤を添加する必要がある。