液体の表面に働く単位長さあたりの収縮力を表面張力といい、単位はN・m-1で表されます。
物質が溶媒の表面張力を下げる能力を界面活性といい、この性質を示す物質を界面活性物質といいます。
水溶液中で会合してミセルや同様の凝集体を形成し、高い界面活性を持ち、湿潤、乳化、発泡、洗浄などの機能を発揮する物質は、界面活性剤として知られています。
界面活性剤は、独特の構造と特性を持つ有機化合物の一種です。これらは 2 相間の界面張力や液体 (通常は水) の表面張力を大きく変えることができ、 湿潤、発泡、乳化、洗浄などの機能を備えています。.
構造的には、すべての界面活性剤には共通の特徴があります。それらの分子には、 親和性の異なる 2 つの部分が含まれています。.
一方の端は、 疎水性基 (または親油性尾部) として知られる、油には可溶 ですが水には不溶 な長鎖の非極性基です。この疎水性部分は通常長鎖炭化水素ですが 、フッ素化、シロキサンベース、リン含有、または有機錫鎖で構成されることもあります。.
もう一方の端は、 親水基 (または親水頭部)として知られる 水溶性基であり、界面活性剤全体が水に可溶であり、必要な溶解度を維持できるように十分な親水性を持たなければなりません。
界面活性剤分子は親水基と疎水基の両方を含むため、液体系の少なくとも 1 つの相に溶解できます。この二重の親和性（水を愛するものと油を愛するもの）は、 両親媒性と呼ばれます。.
界面活性剤は、 疎水基と親水基の両方を含む疎水性基は一般に、 両親媒性分子です。 直鎖アルキル (C ₈ –C ₂0)、分岐アルキル (C ₈ –C ₂0)、またはアルキルフェニル基 (炭素原子数 8 ～ 16 のアルキル鎖を持つ) などの長鎖炭化水素で構成されます。疎水性基の違いは主に炭化水素鎖の構造の違いから生じ、比較的小さいのに対し、 親水性基の種類と構造は大きく異なります 。
したがって、界面活性剤の特性は疎水基のサイズと形状だけでなく、より重要なことに 親水基の性質にも依存します。親水基はより大きな構造多様性を示すため、 界面活性剤の分類は 一般に親水基の構造とイオン特性に基づいています。
したがって、界面活性剤は次の主なカテゴリに分類されます。
アニオン界面活性剤
カチオン性界面活性剤
非イオン界面活性剤
両性（両性イオン）界面活性剤
その他の特殊な界面活性剤
界面活性剤分子は両親媒性であり、親水基と親油基の両方を含んでいます。水は極性の高い液体です。界面活性剤が水に溶解するとき、同種溶解の原理（極性基は極性物質を引き寄せ、無極性物質を反発する）に基づいて、親水基は水と相互作用して水に溶解しますが、疎水基は反発して水相から遠ざかります。
その結果、界面活性剤分子（またはイオン）が 2 相間の界面に吸着され、界面張力が減少します。界面に吸着される界面活性剤分子（またはイオン）の数が多いほど、界面張力の低下は大きくなります。
面圧:
界面活性剤分子が気液界面に吸着されると、吸着膜が形成されます。摩擦のない可動プレートを表面に置き、溶液全体に押し込むと、フィルムがプレートに力を及ぼします。この力は表面圧力と呼ばれます。
表面粘度:
表面圧力と同様に、表面粘度は不溶性分子膜が示す特性です。プラチナのリングを保持した細い金属ワイヤーを液体の表面に接触させて吊り下げることで測定できます。プラチナリングが振動すると、粘性抵抗によって引き起こされる振幅の減衰を利用して表面粘度を決定できます。まず、自然減衰を測定するために純水でテストが実行されます。表面膜を形成した後、再度減衰を測定します。 2 つの結果の差は、表面フィルムの粘度を表します。
表面粘度は、表面膜の安定性と強度に密接に関係しています。吸着膜は面圧と粘性を併せ持つため、弾性も示します。面圧と粘度が大きいほど、フィルムの弾性率は高くなります。この弾性は泡の安定性に重要な役割を果たします。
希薄溶液では、界面活性剤は理想溶液の法則に従います。界面活性剤の濃度が増加すると、表面に吸着される量も増加します。濃度が一定の閾値に達するかそれを超えると、吸着は増加しなくなります。溶液中の過剰な界面活性剤分子はランダムに分散したままではなく、むしろ規則正しく会合してミセルとして知られる凝集体を形成します。
臨界ミセル濃度 (CMC):
ミセルが形成され始める溶液中の界面活性剤の最低濃度は、臨界ミセル濃度（CMC）と呼ばれます。
CMC は、界面活性剤の種類、分子構造、溶液条件 (温度、電解質含有量など) によって異なります。一般に、イオン性界面活性剤は非イオン性界面活性剤よりも CMC 値が低く、ミセル形成が容易であることを示しています。
HLBは Hydrophile-Lipophile Balance の略語で、界面活性剤分子の親水性部分と親油性部分の間の相対的なバランスを表します。つまり、HLB値は界面活性剤の親水性、親油性の度合いを示します。
HLB 値が高いと 、 分子 の親水性が高く、親油性が低いことを意味します。一方、 HLB 値が低いと、 親油性が強く、親水性が弱いこと を示します。.
HLB 値は 相対スケールです。このスケールを確立するために、パラフィン (親水性を持たない) には の HLB 値が割り当てられ 0、一方、ドデシル硫酸ナトリウム (水溶性が高い) には の HLB 値が割り当てられます 40。したがって、界面活性剤のHLB値は一般にの範囲になります。 1～40.
通常：
HLB < 10 の界面活性剤は 親油性であると みなされ、 W/O (油中水)システム に適しています 。
HLB > 10 の界面活性剤は 親水性で あり、 O/W (水中油)システム に適しています 。
親油性と親水性の挙動の間の転移点は、 HLB = 10付近で発生します。.
HLB 値に基づいて、界面活性剤の潜在的な用途を次のように概算できます。
表 1-3 HLB 範囲と対応するアプリケーション
HLB 値の範囲 | 代表的な用途 | HLB 値の範囲 | 代表的な用途 |
1.5～3 | W/O型消泡剤 | 8～18 | O/W型乳化剤 |
3.5～6 | W/O型乳化剤 | 13–15 | 洗剤 |
7–9 | 湿潤剤 | 15 ～ 18 日 | 可溶化剤 |
表から、 油中水型 (W/O) 乳化剤に適した界面活性剤の HLB 値は 3.5 ～ 6であるのに対し、 水中油型 (O/W)乳化剤に適した界面活性剤の HLB 値は 8 ～ 18 であることがわかります。.
（HLB値の求め方はここでは省略します。）
混ざらない 2 つの液体が混合され、一方が微細な液滴または液晶の形でもう一方の液体に分散される場合、得られる系は エマルションと呼ばれます。.
乳化中に 2 つの液体間の界面面積が大幅に増加するため、このような系は 熱力学的に不安定になります。安定化させるには、3 番目の成分である 界面エネルギーを下げるために乳化剤を添加する必要があります。
乳化剤はの一種であり 界面活性剤、その主な機能は乳化を促進し、安定させることです。エマルションでは、 分散相 (または内相/不連続相) は液滴として存在する液体であり、 分散媒 (または外相/連続相) は周囲の媒体を形成する液体です。
一般的なエマルションは、1 つの水相 (水または水溶液) と、 油やワックスなどの水と混和しない有機物質の別の相で構成されます.
。分散パターンに応じて、エマルションは次のように分類できます。
水中油（O/W）エマルジョン: 油滴が水中に分散しています。
油中水型（W/O）エマルジョン： 水滴が油中に分散しています。
多重エマルジョン: W/O/W (水中油中水) や O/W/O (油中水中油) などのより複雑な系 も形成できます。
乳化剤はことでエマルションを安定化します。 、界面張力を低下させ 、 2 つの相の間に 単分子界面膜を形成する
効果的な乳化剤の要件
乳化を成功させるには、乳化剤が次の条件を満たす必要があります。
ａ． 界面での吸着: 乳化剤は 2 相間の界面で吸着または濃縮でき、それによって界面張力を低下させることができなければなりません。
b. 液滴の安定化: 乳化剤は液滴に電荷を与えて粒子間に 静電反発力を生成する か、各液滴の周囲に高粘度の 保護膜を形成して 合体を防ぐ必要があります。
したがって、含む物質 親水基と疎水基の両方を、つまり 両親媒性分子のみが効果的な乳化剤として機能します。界面活性剤はこの構造要件を満たしており、最も一般的で効果的な乳化剤です。
エマルションを調製するにはがあります 主に 2 つの方法 。
機械的分散法:
機械的な力を利用して、ある液体を別の液体に微粒子として分散させる方法です。これは産業用途で最も一般的に使用される方法です。
分子溶液法:
このアプローチでは、最初にある液体を別の液体に分子レベルで溶解し、次に適切な条件下で凝集を誘導してエマルションを形成します。
エマルジョンの安定性
エマルジョンの安定性 と は、液滴の凝集や相分離に抵抗する能力を指します。
エマルジョンは比較的高い自由エネルギーを持つ 熱力学的に不安定な系であるため 、いわゆる「安定性」は実際には 系が平衡に達するまでの時間、つまり相分離が起こるまでの時間を表します。
脂肪族アルコール、脂肪酸、脂肪族アミンなどの 極性有機分子が界面膜に存在する と、 膜強度が大幅に増加します。これは、界面活性剤分子がこれらの極性化合物と相互作用し.
て界面で 錯体 を形成し、界面膜強度が高まるためです。
混合乳化剤
乳化剤が 2 つ以上の界面活性剤で構成されている場合、それは混合乳化剤 と呼ばれます.
。油と水の界面では、さまざまな界面活性剤の分子が相互作用して 複雑な構造を形成します。これにより、界面張力が大幅に低下し、界面での界面活性剤の吸着が増加し、 より高密度で強力な界面膜が形成され、それによって安定性が向上します。
液滴帯電の効果
エマルジョン液滴の電荷は 安定 性に大きな影響を与えます。
安定したエマルジョンでは、通常、液滴は電荷を帯びています。と イオン性界面活性剤を使用する 、その疎水基が油相に埋め込まれる一方、親水基は水相に残り、液滴が帯電します。すべての液滴は
同じ電荷 を帯びているため、 静電的に互いに反発し、合体を防ぎ、安定性を向上させます。
液滴表面に吸着された界面活性剤イオンの数が多いほど、電荷密度が高くなり、合体に対する抵抗力が強くなり、より安定したエマルジョンシステムが得られます。
分散媒の粘度の影響
連続相の粘度 も エマルジョンの安定性に影響します。
一般に、分散媒の 粘度が高いほど、液滴の ブラウン運動 が抑制され、液滴の衝突が減少するため、安定性が高まります 。
エマルションに溶解するポリマーは粘度を増加させ、安定性を高めることができます。さらに、ポリマーは 強力な界面膜を形成することができ、これによりシステムがさらに安定します。
固体粒子の効果
場合によっては、 固体粉末を加えること もエマルションの安定化に役立ちます。
これらの粒子が水相、油相、または界面に存在するかどうかは、 油と水による 濡れ性によって決まります。
固体粒子が水と油の両方に適度に濡れると、 油と水の界面に固体粒子が蓄積し、安定性が高まります。
固体粒子の安定化メカニズムは界面活性剤分子のメカニズムと似ており、 緻密で固体の界面層を形成することで界面膜を強化します。
界面での 粒子の密度が高くなる ほど、エマルションはより安定になります。
可溶化
界面活性剤は、水溶液中でミセルを形成した後、 水に不溶性またはわずかにしか溶けない 有機物質の溶解度を高める顕著な能力を示します。
この段階で溶液は 透明になり、この現象を 可溶化といいます。.
この効果をもたらす界面活性剤を可 溶化剤といい、ミセル内に溶解している有機化合物を可 溶化物質といいます。.
泡は洗浄と洗浄のプロセスにおいて重要な役割を果たします。
泡とは、 液体または固体媒体中に気体が分散した気体は 分散系です。 分散相であり、液体または固体は 分散媒です。媒体が液体の場合、その系は 液体泡と呼ばれます。固体の場合は 固体発泡体と呼ばれ、その例としては 発泡プラスチック、発泡ガラス、発泡コンクリートなどがあります。.
ここでいう泡とは、 薄い液膜で隔てられた気泡の集合体を指します.
。分散相（気体）と分散媒（液体）の密度が大きく異なり、液体の粘度が低いため、気泡はすぐに液体表面に上昇します。
泡の形成プロセスでは、液体に大量のガスを導入します。ほとんどの気泡は急速に表面に逃げますが、ガスの一部は一時的に閉じ込められたままとなり、 薄い液膜で分離された気泡のクラスターを形成します。.
フォームは 2 つの注目すべき構造特性を示します。
多面体気泡の形状:
泡内の気泡は多面体形状をとることがよくあります。これは、気泡が交差する点で液膜が薄くなる傾向があり、気泡が多面体になるために発生します。液膜が薄くなりすぎると気泡がはじけてしまいます。
複数の成分が必要:
純粋な液体では安定した泡を形成できません。発泡にはからなる系が必要です。 2 つ以上の成分.
界面活性剤水溶液は 典型的な発泡系であり、その発泡能力は表面張力や粘度などの他の特性と密接に関係しています。
発泡剤および泡安定剤
起泡力の強い界面活性剤を 発泡剤と呼びます.
発泡剤は泡を立てやすいものの、必ずしも安定した泡が持続するわけではありません。
泡の安定性を維持するために、 泡安定剤 が添加されることがよくあります。これらの物質は、 気泡を取り囲む液膜の 粘度と強度を高め、気泡の崩壊を防ぎます。
一般的な泡安定剤には次のようなものがあります。
ヤシ油ジエタノールアミド（ラウリン酸ジエタノールアミド）
ラウリルジメチルアミンオキシド
泡はです 熱力学的に不安定な系。時間の経過とともに、気泡が崩壊する自然な傾向があり、液体の総表面積が減少し、システムの自由エネルギーが減少します。
脱泡 プロセス には、気泡を分離する液膜の薄化と最終的な破裂が含まれます。したがって、 泡の安定性は主に 液体の排出速度 と 液膜の強度 に依存します。以下に説明するように、他の要因も泡の安定性に影響します。
①表面張力
エネルギーの観点から見ると、 表面張力が低いと 泡の生成が促進されるため、泡の形成に有利になります。ただし、泡の安定性を保証するものではありません。
表面張力が低いと、 フィルム全体の 圧力差が小さくなり、 液体の排出が遅くなり 、 フィルムの 薄化速度が低下するため、泡の安定性に寄与します。
②表面粘度
泡の安定性を決定する重要な要素は 膜の強度であり、これは主に 表面粘度によって測定される 表面吸着層の剛性によって決まります。実験では、表面粘度が高い.
溶液ほど泡が長持ちする ことが示されています。.
これは、吸着膜内の界面活性剤分子間のより強い分子 間相互作用が 膜の強度を高め、それによって泡の寿命が延びるためです。
③溶液粘度
液体のと 嵩粘度が増加する 、フィルムから液体を排出することがより困難になります。
その結果、フィルムがよりゆっくりと薄くなり、 破裂が遅れ 、泡の安定性が向上します。
④ 表面張力の「修復」効果
液膜表面に吸着された界面活性剤分子は、膜の表面積の変化に抵抗することができます。これは 修復効果として知られています。.
フィルムが膨張すると、界面活性剤分子の表面濃度が減少し、 表面張力が増加します。したがって、さらに拡張するにはさらに多くの作業が必要になります。
逆に、表面が収縮すると、界面活性剤分子の表面濃度が増加し、 表面張力が低下し、さらなる収縮に抵抗します。
この動的バランスは、 フォームフィルムの 弾性と完全性を維持するのに役立ちます。
⑤ フィルムを通したガスの拡散
毛細管圧 により、小さな気泡の内圧は大きな気泡の内圧よりも高くなります。
これにより、小さな気泡からのガスが 液膜を通って大きな気泡に拡散し、大きな気泡が成長して小さな気泡が消滅し、最終的には泡の崩壊を引き起こします。
界面活性剤が存在する と 泡が 細かく均一になり、泡切れが抑えられます。これは、界面活性剤の分子が
フィルム表面に 緻密で緻密な層を形成し、ガスの拡散を妨げ、 泡の安定性を高める ためです。.
⑥ 表面電荷の影響
発泡フィルムが 同様の電荷を帯びている場合、フィルムの 2 つの表面は 互いに反発し、薄くなったり破断したりするのを防ぎます。
イオン性界面活性剤は、 この静電安定化効果を提供できます。
まとめ
結論として、 フィルムの強度は 泡の安定性を決定する重要な要素です。
発泡剤 および 泡安定剤 として機能する界面活性剤の場合、 吸着分子層の 緻密さと堅さが重要です。
吸着された分子間の相互作用が強い場合、分子の配置は緊密になり、次のような結果が得られます。
機械的強度が高く、より 強力な表面フィルム 。
表面粘度が高いため、液体の排出が遅くなり、膜厚が維持されます。
ガス透過性が低下し、泡の安定性がさらに高まります。
したがって、しっかりと詰まった弾力性のある界面活性剤吸着フィルムは、 長時間持続する安定した泡を提供します 。これは、多くの洗浄剤や工業用配合物に不可欠な特性です。
泡破壊 の基本原理は、 泡の生成条件を変えるか 、 泡を安定させる要因を取り除く ことです。したがって、.
主な消泡方法は 物理的および 化学的の2 つ があります 。.
①物理的脱泡
物理的脱泡には泡の形成に有利な条件を変更することが含まれます。 、発泡溶液の 化学組成を変えることなく、
効果的な物理的方法には次のようなものがあります。
機械的外乱または動揺
温度変化
圧力調整
超音波治療
これらの技術は泡の構造を破壊し、泡の合体と破裂を促進し、それによって泡を除去します。
② 化学的脱泡
化学的消泡には特定の物質を添加することが含まれ 、発泡剤と相互作用する、液膜を弱め、泡の安定性を低下させます。
このような物質は 消泡剤（消泡剤）として知られています。.
ほとんどの消泡剤は 界面活性剤であり 、泡の表面に急速に広がり、表面張力を低下させ、フィルムを不安定にする可能性があります。
消泡メカニズムによれば、効果的な消泡剤は次の特性を備えている必要があります。
表面張力を下げる強力な 能力,
界面活性が高く 、界面で吸着しやすい。
吸着分子間の分子間相互作用が弱く 、 分子層が疎に詰め込まれている.
一般的な消泡剤の種類
多くの物質が消泡剤として機能しますが、そのほとんどは 非イオン性界面活性剤です。 非イオン性界面活性剤は.
曇点 付近または曇点以上で 消泡特性 を示す ため、消泡剤として一般に使用されます。
代表的な消泡剤には次のようなものがあります。
アルコール、特に分岐鎖アルコール
脂肪酸および脂肪酸エステル
ポリアミド
リン酸エステル
シリコーンオイル（シリコーン）
これらの化合物は、表面張力を効果的に低下させ、フィルムの弾性を破壊し、急速な気泡の崩壊を促進し、効率的で持続的な消泡性能を実現します。
泡と洗浄効率は 直接的な関係はありません 。泡の量は必ずしも 洗浄の有効性を 示すわけではありません。
たとえば、 非イオン界面活性剤は 石鹸に比べて泡立ちがはるかに少ないですが、 洗浄力（洗浄力）は 優れていることがよくあります。
ただし、特定の条件下では、 泡が汚れの除去に役立つ場合があります.
。たとえば、次のとおりです。
家庭用食器洗い 中、泡は 表面から離れた 油滴を運び去るのに役立ちます。
カーペットを掃除する とき、泡は ほこり、粉、その他の固体汚染物質を除去するのに役立ちます。.
さらに、泡は洗浄の進行状況を 視覚的に示すインジケーターとして機能する場合もあります 。
油汚れによる泡の抑制： 油汚れにより泡の発生が抑制されます。過剰な油または洗剤が不十分な場合、泡がほとんどまたはまったく形成されないか、既存の泡が崩壊します。これは、より多くの洗剤が必要であることを示しています。
すすぎの指標としての泡: すすぎ中に、残留洗剤が除去されるにつれて泡の量が減少します。したがって、 泡の量を使用して 、洗浄またはすすぎプロセスがどの程度完全に完了したかを 推定することができます。.
要約すると、泡自体は洗浄力を直接高めるものではありませんが、 機械的な洗浄を助け 、 洗濯とすすぎの効果を示す 実用的な指標として役立ちます。
洗浄 とは広義には、 特定の目的を達成するために物体から不要な成分を除去する作業を指します。
通常の意味では、 基材（洗浄される材料）の表面から汚れや土壌を除去することを意味します。.
洗浄中、 洗剤などの化学物質は、 汚れと基材の間の変化し 相互作用を弱めたり、排除したりする ように作用します。これにより 、土壌と基質の間の結合が 土壌と洗剤の間の結合 に、土壌が基質から剥がれることが可能になります。
汚れの 基質 と種類は両方とも 大きく異なる ため、洗浄は 複雑な物理化学的プロセスです.
。洗浄の基本的なメカニズムは、次の単純な関係で表すことができます。
これは、洗剤が汚れの結合パートナーとして基材を置き換え、効果的に汚れを除去することを示しています。
洗浄プロセスの段階
洗浄プロセスは通常、 次の 2 つの主要な段階で行われます。
分離:
洗剤の作用により、汚れが基材から分離されます。
分散・懸濁：
剥離した汚れは 洗浄媒体（通常は水）中に 分散・懸濁します。
ただし、洗浄は 可逆的なプロセスです.
。分散または浮遊した汚れ粒子が、 洗浄した表面に 再付着することがあります。
したがって、 効果的な洗剤は 、基材から汚れを除去する強力な能力を備えているだけでなく、良好な 分散, 懸濁性と、 汚れが洗浄された表面に戻るのを防ぐ 再付着防止特性も備えていなければなりません。
同じ種類の対象物であっても、 使用環境により 土の種類、成分、量は大きく異なります。
油性土壌 には主に 動植物油 と 鉱物油 （原油、重油、コールタールなど）が含まれます。
固形汚れは主に 、すす、粉塵、さび、カーボンブラック で構成されています。.
繊維や衣類 の場合、汚れはさまざまな発生源から発生する可能性があります。
人体： 汗、皮脂、血液。
食品: 果物の汚れ、食用油、ソース、でんぷんの残留物。
化粧品： 口紅、マニキュアなど
大気の発生源: 煙、塵、泥。
その他: インク、お茶、絵の具など。
一言で言えば、土壌の 種類と組成は多様です。.
一般に、土壌はに分類できます 固体土壌、液体土壌 、, 特殊土壌の3 つの主要なカテゴリ 。.
① 固い土壌
一般的な固形汚れには 、ほこり、泥、粘土、錆、カーボン ブラック 粒子が含まれます。
これらの粒子のほとんどは 、通常はマイナス の電荷を帯びているため、 繊維や表面に容易に吸着されます。.
固形汚れは通常、 水に溶けませんが、洗剤溶液によって 分散および懸濁 できます。
汚れの粒子が小さければ小さいほど、取り除くのは難しくなります。
② 液体土壌
液体汚れは一般に 油溶性で、 動植物油、脂肪酸、脂肪アルコール、鉱物油、およびそれらの 酸化誘導体が含まれます。.
動物油、植物油、脂肪酸は アルカリにより ケン化反応を起こすことがあります。
しかし、脂肪族アルコールと鉱油は ケン化しませんが、アルコール、エーテル、炭化水素などの 有機溶媒 に溶解し、 水性洗剤溶液によって 乳化および分散できます。
油溶性の液体汚れは 繊維への 付着力が強いため、 除去が困難になる傾向があります。.
③特殊土壌
特殊な汚れには 、タンパク質、でんぷん、血液、人間の分泌物 (汗、皮脂、尿など) に加え、 果汁、茶渋などが含まれます。これらの汚れは、
化学的相互作用 によって繊維に強く結合することが多く、 掃除がより困難になります。.
実際には、異なる土壌が単独で存在することはほとんどありません。多くの場合、それらは 混合され 、 物体の表面に 同時に吸着されます。
さらに、環境の影響下で土壌は 酸化、分解、または腐敗を起こし、除去がさらに困難な 新しい汚染物質 の形成につながる可能性があります。
衣服や皮膚などの表面が汚れるのは、 汚れと基材との相互作用によります 汚れの付着は.
物理的付着 と 化学的付着 に大別されます.
①物理的接着
物理的付着はなどの粒子が 、すす、ほこり、泥、カーボン ブラック 布地や表面に付着すると発生します。
一般に、このタイプの接着は 比較的弱い力で行われるため、化学的接着に比べて除去が容易です。
関与する力の性質に応じて、物理的付着はさらに 機械的付着 と 静電的付着に分類できます。.
A. 機械的付着このタイプは主に、
固体粒子 (塵や砂など) が表面に 付着することを指します。
これは 付着の最も弱い形態であり、そのような汚れは多くの場合、 単純な機械的手段 (例: 振ったり、ブラッシングしたり) で除去できます。
ただし、汚れ粒子が非常に小さい (0.1 μm 未満) 場合、 表面積が大きく物理的引力が強いため、 除去するのが非常に困難になります。
B. 静電付着静電付着は
、帯電した土壌粒子が 反対の電荷 の表面に引き寄せられる ときに発生します。.
ほとんどの繊維状物質は 水中で マイナスに帯電するため 、石灰 (CaO、CaCO₃) などのプラスに帯電した粒子を容易に引き寄せます。
水溶液中の カーボンブラック粒子 など、一部のマイナスに帯電した汚れは、 イオン橋を介して繊維に付着する可能性があります。イオン橋で は、 プラスイオン (Ca 2 ⁺、Mg 2 ⁺ など) が 土壌と基質上の逆に帯電した部位を結び付けます。
静電付着は 単純な機械的付着よりも強力であるため、このような汚れは 除去するのがより困難です。.
② 化学付着
化学的付着とはを指します。 、化学結合または水素結合を介した汚れの表面への結合.
例としては、 繊維状物質に強く付着する極性汚れ、タンパク質、錆などが挙げられます。
繊維には カルボキシル基、ヒドロキシル基、アミド基が含まれることが多く、 油汚れに存在する 脂肪酸や脂肪アルコール と 水素結合を形成する可能性があります。
このようにして付着した汚れは化学結合力が比較的強いため、 通常の洗浄では除去すること が困難 であり、.
特殊な洗浄方法や化学的処理が必要となる場合が多い。
土壌付着強度に影響を与える要因
付着の程度は 、 土壌の性質 と 付着する 表面の特性の 両方によって異なります。
粒子サイズ: 固体粒子が小さいほど、表面により強く付着します。
表面タイプ:粒子状の汚れは 繊維状物質 に付着しやすい傾向があります。.
極性: 親水性の表面 (綿、ガラスなど) では、 極性の汚れは 非極性の汚れよりも強く付着します。
油ベースの汚れ: 非極性汚れ (油性または油性物質など) は一般に、ほこりや粘土などの極性汚れよりも 強い付着力を示すため 、 除去するのがより困難です。.
洗浄の主な目的は、 汚れや汚染物質を除去することです。.
特定の温度の媒体 (通常は 水) 中で、洗剤の 物理化学的作用 を利用して、 汚れと基材 (汚れた物質) の間の 相互作用を弱めるか排除します。
手でこすったり、洗濯機で撹拌したり、水流などの 機械的な力の影響下で、汚れは表面から剥がれ、洗浄の目的が達成されます。
A. 濡れ
ほとんどの液体汚れは 油性汚染物質です。.
油はすぐに 濡れてほとんどの繊維表面に広がり、 繊維上に 薄い 油膜を形成します。
したがって、洗濯プロセスの最初のステップは、 洗剤溶液による表面の湿潤です.
。簡単にするために、繊維の表面は 滑らかな固体表面と考えることができます。洗剤が水の表面張力を低下させ、洗濯液がより効果的に広がり、浸透できるようにします。
B. 剥離と巻き上げ機構
2 番目のステップは、 巻き上げ機構を通じて 油膜の除去です。.
最初、油は 固体表面全体に広がる 薄い連続膜として存在します。
洗剤溶液が 固体 (繊維) 表面を優先的に濡らすと、油膜は 徐々に収縮して液滴になります。.
これらの油滴は 洗浄液によって置き換えられ、機械的撹拌またはせん断力によって表面から 完全に分離され 、洗浄媒体によって運び去られます。
②固形土の除去メカニズム
主にに依存する液体（油性）汚れの除去とは異なり、 洗浄液による基材表面の 優先的な湿潤 固体汚れの除去は 多少異なるメカニズムに従います。
洗浄中の重要なプロセスには、 汚れ粒子と基材表面の両方を 洗剤溶液で濡らすことが含まれます。
界面活性剤はの両方の表面に吸着され 固体土壌粒子 と 基質、それによってそれらの間の 界面相互作用が減少します 。
この吸着により、 基材上の土壌粒子の 付着力が低下し、 土壌が剥離して 除去されやすくなります。
静電気効果の役割
さらに、界面活性剤、特に イオン性界面活性剤は、固体土壌粒子と基質の両方の 表面電位に 大きな影響を与える可能性があります。
水性媒体では、ほとんどの固体および繊維表面は マイナス電荷を帯びており、その表面の周囲に 拡散二重層を形成します 。
同じような電荷は反発するため、この 静電反発により 、土壌粒子と表面の間の付着が弱まります。
アニオン性界面活性剤を添加する と、 土壌粒子と基質の両方の 負の表面電位 がさらに増加します。
その結果、 互いの反発力 が高まり、 付着力が低下し、 汚れが落ちやすくなります。.
非イオン性界面活性剤
非イオン性界面活性剤 も、表面電位を大きく変えるわけではありませんが、帯電した固体表面に吸着する可能性があります。
しかし、 吸着された非イオン性層は、 測定可能な厚さの 保護膜 を形成することができ、これは、 除去された汚れが洗浄された表面に 再付着するのを防ぐのに役立ちます。
カチオン性界面活性剤
対照的に、 カチオン性界面活性剤は 、土壌粒子と基質の両方の負の表面電位 を低減または中和する 傾向があります。
これにより、静電反発力が低下し、 再付着の可能性が高まり、 汚れの除去には好ましくありません.
。 さらに、カチオン性界面活性剤は、一度吸着されると、表面を 疎水性にする可能性があり、 湿潤性が低下する ため、 洗浄効率が低下します。.
③特殊な汚れの除去
タンパク質、でんぷん、人の分泌物、果汁、茶渋 などの汚れは 、一般的な界面活性剤だけでは除去することが難しく、 特殊な処理方法が必要です。.
タンパク質土壌
クリーム、卵、血液、牛乳、皮膚分泌物 などのタンパク質ベースの汚れは、 繊維と接触すると 凝固して変性し、 強力に付着した堆積物を形成する 傾向があります。これらは、汚れ中の.
タンパク質を 水溶性アミノ酸または低分子ペプチドに加水分解する触媒作用 を及ぼす タンパク質分解酵素（プロテアーゼ） を使用して効果的に除去でき、洗い流すことができます。
でんぷん質土壌
でんぷん汚れは主に グレービーソース、ペースト、ソース などの食品源に由来します。.
アミラーゼ酵素は でんぷんを より小さな 糖分子に加水分解する触媒 作用を及ぼし、それによって洗濯時の除去を促進します。
脂肪土壌
リパーゼ酵素は 、従来の方法では除去が難しい トリグリセリドタイプの汚れの分解を触媒するために使用されます。
これらには 、皮脂、食用油、脂肪が含まれます。.
リパーゼはトリグリセリドを グリセロールと脂肪酸に分解します。これらはどちらも溶解性が高く、洗剤で簡単に除去できます。
着色汚れと色素沈着汚れ
フルーツジュース、お茶、インク、口紅 などの特定の 色の汚れは、繰り返し洗っても完全には除去できないことがよくあります。これらの汚れは
、酸化還元剤 （漂白剤、過酸化水素、亜ジチオン酸ナトリウムなど） を使用して処理できます。これらの剤は、 色の分子の 発色団および補助色基を破壊する 酸化 還元反応を引き起こします。
この反応により、 顔料がより小さな水溶性化合物に分解され、除去が可能になります。
上で説明した洗濯メカニズムは、主に 水が洗浄媒体として機能する水性洗濯を指します 。ただし、.
生地の種類や構造 の違いにより、水洗はすべての衣類に必ずしも適しているわけではなく、効果的であるとは限りません。
場合によっては、水洗いにより 生地の変形や色落ち、風合いの変化が生じる場合もございます。.
例えば：
天然繊維 の多くは 水を吸収して膨潤しやすく、乾燥すると縮んで 歪みや変形が生じます。.
ウール生地は 水洗いすると 縮む 傾向があり、フェルト化します。
一部の ウール混紡では 毛玉や色落ちが発生する 場合があります.
シルク生地は 水洗いすると 粗く なり、光沢が低下することがよくあります。
これらの理由から、そのような衣類は ドライクリーニング方法を使用してクリーニングされることがよくあります。.
ドライクリーニングの原理
ドライクリーニングとは 、媒体として水の代わりに 有機溶剤、特に 非極性溶剤を使用する洗浄プロセスを指します。
ドライクリーニングは水洗いに比べて 洗浄力が弱いです。.
ドライクリーニングでは 機械による撹拌が少なくて済むため、 衣類への ダメージ、しわ、変形が最小限に抑えられます。
さらに、ドライクリーニング溶剤は水とは異なり、 繊維の膨張や収縮を引き起こさず、 生地の 元の形状、色、質感を保ちます。
ドライクリーニングは適切に処理されれば、衣類の 寸法安定性、色落ち防止性、耐久性 を確保しながら、 優れた洗浄結果を得ることができます。.
ドライクリーニングにおける汚れの種類と除去の仕組み
ドライクリーニング の観点から、汚れは一般に、その溶解性の特性に基づいて 3 つのカテゴリ に分類できます。
①油溶性土壌
油溶性汚れには、 ドライクリーニング溶剤に容易に溶ける、液体または半固体 (油脂状) のさまざまな 油やグリースが含まれます。.
これらには 、動植物油、鉱物油、脂肪が含まれます.
。油やグリースに対するドライクリーニング溶剤の優れた溶解力は、主に ファンデルワールス分子間力によって生じ、このような汚れの効率的な溶解と除去が可能になります。
②水溶性土壌
水溶性汚れは 水に溶けます が、 ドライクリーニング溶剤には溶けません。.
通常、汚れは水性の状態で布地に吸収され、水が蒸発した後、 無機塩、デンプン、タンパク質 などの 固体残留物として沈殿します。.
ドライクリーニング中にこれらの汚れを除去するには、 ドライクリーニング溶剤にそうしないと、水溶性汚染物質を効果的に除去できません。 少量の水を加える必要があります。
ただし、水は 非極性ドライクリーニング溶剤とわずかに混和するだけであるため、相溶性を向上させるために, 界面活性剤 を添加する必要があります。
ドライクリーニング溶媒に水が存在すると、 汚れと布地表面の両方が 水和し、 界面活性剤の極性基と表面の間の相互作用が促進されます.
。さらに、界面活性剤 ミセルが形成されると、 水溶性の汚れと水の 両方が ミセル内で 可溶化され、溶媒によって運び去られるようになります。
界面活性剤は水分含有量を高めるだけでなく、剥がれた汚れの 再付着も防ぎ 、それによって全体的な洗浄効率が向上します。
したがって、少量の水が 水溶性汚れを除去するには 不可欠ですが、 過剰な水は 生地の変形やシワの 原因となる可能性がある.
ため、 ドライクリーニング配合物の 水分含有量は 慎重に制御する必要があります。.
③ 不溶性土壌（水にも溶剤にも溶けない）
ほこり、泥、粘土、カーボンブラック などの一部の汚れは、水にもドライクリーニング溶剤にも溶けません 。.
これらの固体粒子は通常、 静電引力 または 油性残留物内での結合によって布地に付着します。.
ドライクリーニングでは、 溶剤の 流れと乱流の 機械的作用により 、静電力によって保持されている汚れを取り除くことができます。
同時に、溶剤は 油性成分を溶解し、油性成分に閉じ込められていた固体粒子を放出します。
ドライクリーニング溶剤に含まれる少量の水と界面活性剤は、これらの分離した粒子の分散と懸濁を助け 、 布地 表面 へ の 再付着を防ぎます。
要約すると、効果的なドライクリーニングは、油溶性、水溶性、不溶性を問わず、幅広い汚れを除去するため の溶剤の溶解力、制御された水分、および界面活性剤の活性の間のバランス のとれた相互作用に依存します。
界面での界面活性剤分子の配向吸着 と 表面張力 または界面張力の減少は、 液体および固体の汚れを除去するための主なメカニズムです。
ただし、洗濯プロセスは非常に複雑であり、同じ種類の洗剤であっても、 洗浄性能は 洗剤の濃度、温度、汚れの性質、繊維の種類、生地の構造 など、多くの追加要因によって影響を受ける可能性があります。.
①界面活性剤の濃度
溶液中の界面活性剤によって形成されるミセルは 、洗浄プロセス中に重要な役割を果たします。
界面活性剤の濃度が 臨界ミセル濃度 (CMC)に達すると、洗浄効率が 急激に向上します。.
したがって、良好な洗浄性能を実現するには、 洗剤の濃度が CMC 以上である必要があります。.
ただし、濃度が CMC を超えると、界面活性剤の濃度をさらに増加しても、 洗浄効率は わずかしか改善されません。
したがって、界面活性剤の最適レベルを超えた過剰な添加は 不必要であり、非経済的である。.
可溶化によって油汚れ を除去する場合、CMC を超えても、界面活性剤の 可溶化能力は 濃度とともに増加し続けます。したがって、
汚れのひどい部分（襟や袖口など）に 局所的に洗剤を塗布する ことが有益な場合があり、局所濃度を高めると 油性汚染物質の可 溶化と除去が促進されます。
② 温度の影響
温度は 洗濯プロセスに大きな影響を与えます。
一般に、 温度を上げると汚れの除去が促進されますが、温度が高すぎると悪影響が生じる場合があります。
温度を上げると 汚れの拡散が促進され、 温度が 融点を超えると 固体または油っぽい汚れが より容易に 乳化されます。温度が高くなると.
繊維の膨潤 も引き起こされ、繊維の表面から汚れを剥離するのに役立ちます。
これらの要因が総合的に洗浄効率の向上に貢献します。
ただし、 しっかりと織られた生地の場合、繊維が過度に膨潤すると、 繊維間のマイクロギャップが減少し、洗剤溶液が浸透して汚れを除去することがより困難になる可能性があります。
温度は 界面活性剤の溶解度、 臨界ミセル濃度 (CMC) 、 ミセルのサイズと数にも影響し、全体的な洗浄効果に影響します。
長鎖界面活性剤 の場合、低温では溶解度が比較的低く、 CMC 値を下回る場合もあります。このような場合は、洗浄温度を 適切に上げてください。.
イオン性界面活性剤 の場合、通常、温度の上昇により CMC が上昇し 、 ミセルの数が減少します。これは、洗浄性能を維持するには より高い界面活性剤濃度が 必要であることを意味します。
非イオン性界面活性剤 の場合、温度が上昇すると CMC が低下し 、 ミセル形成が増加する傾向があり、その結果、 界面活性が高まります。ただし、温度は 曇点を超えてはなりません。曇点を超えると界面活性剤の溶解度が低下し、性能が低下します。
要約すると、 最適な洗濯温度は、 洗剤の配合 と 洗浄する 布地の性質 の両方によって異なります。
一部の洗剤は 室温で効果的に機能しますが、他の洗剤は 冷水と温水の洗濯条件 で洗浄力に 大きな違いを示します。.
③泡
人々は、多くの場合、 泡立ちの能力と洗浄性能を誤って結び付け、より多くの泡を生成する洗剤のほうが洗浄力が優れているに違いないと考えています。
しかし、研究によると、 洗浄効率は泡の量に直接関係していないことが示されています.
。たとえば、 低発泡洗剤でも 高発泡洗剤 と同じくらい効果的に洗浄できます。.
泡自体は洗浄に直接寄与しませんが、場合によっては 汚れの除去に役立ちます.
。たとえば、次のとおりです。
食器を手洗いする 場合、洗剤液に含まれる泡が、 表面から剥がれた 油滴を運び去ってしまうことがあります。
カーペットを掃除する とき、泡は ほこりや固形汚れの粒子を捕らえて取り除くことができます。ほこり.
が カーペットの汚れの大部分を占めるため、カーペットクリーナーは通常、 適度な泡立ちを持つように配合されています。.
シャンプーやボディソープ は泡立ちも重要な要素です。.
洗浄時や入浴時、 きめ細かくクリーミーな泡が 心地よく、なめらかで心地よい感触 をもたらし、使用感を高めます。
④ 生地の繊維の種類と物性
繊維の 化学組成 に加えて、 表面形態の, 糸の撚り、および 生地の構造 も、汚れが繊維にどのように付着し、除去されやすいかに影響します。
ウロコ状の表面を持つ ウール繊維と、 平らでねじれたリボン状の形状を持つ コットン繊維は、滑らかな繊維よりも多くの汚れを捕捉する 傾向があります 。
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 簡単に除去できますが、 綿布に付着したカーボンブラック は洗い流すのが非常に困難です。
短繊維ポリエステル生地は 長繊維生地 よりも油汚れが蓄積し、 短繊維生地の 油汚れも 除去が困難です。.
糸を強く撚り、高密度に織った生地は、 繊維間の微細な隙間が小さくなり 、汚れが浸透しにくくなるため、初期の汚れがつきにくくなります。
ただし、一度汚れると、これらの緻密な構造 により洗浄液の浸透が妨げられ、 汚れの除去がより困難になります。.
したがって、 繊維が汚れや洗剤とどのように相互作用するかに応じて、 生地の 構造と質感は 汚れ耐性を向上させたり 、掃除を複雑にしたりすることができます。
⑤水の硬度
水中の Ca 2 ⁺ やMg 2 ⁺ などの金属イオンの濃度は、 洗浄性能に大きな影響を与えます。
特に、 陰イオン界面活性剤は、 これらのイオンと反応すると 不溶性のカルシウム塩やマグネシウム塩 を形成する傾向があり、 洗浄力が大幅に低下します。.
硬水 中の界面活性剤の濃度 が比較的高い場合でも、 洗浄効率は 蒸留水や軟水 よりもはるかに低くなります。.
最適な洗浄性能 を達成するには、水中の Ca2 ⁺ イオン の濃度は 1 × 10 -6 mol/L (CaCO 3 として 0.1 mg/L 未満に相当) 未満である必要があります。
したがって、 を添加する必要があります。 Ca 2+ および Mg 2+ イオンを除去または封鎖するには、洗剤配合物に 水軟化剤
