ประสิทธิภาพการทำความสะอาดของสารลดแรงตึงผิว — ผงซักฟอกประเภทต่างๆ

คุณสมบัติในการชะล้างของสารลดแรงตึงผิวเป็นคุณลักษณะพื้นฐานที่มีการใช้งานจริงมากที่สุด มีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับชีวิตประจำวันของครัวเรือนนับพัน และกำลังถูกนำไปใช้มากขึ้นในอุตสาหกรรมต่างๆ และการผลิตทางอุตสาหกรรมทุกประเภท

ผงซักฟอก

สารลดแรงตึงผิวเป็นส่วนประกอบสำคัญในผงซักฟอก ผงซักฟอกสังเคราะห์จะไม่สามารถเกิดขึ้นได้หากปราศจากสารลดแรงตึงผิว ในบรรดาสารลดแรงตึงผิวทุกประเภท สารลดแรงตึงผิวประจุลบเป็นประเภทที่ถูกนำมาใช้เป็นกลุ่มแรกและยังคงเป็นประเภทที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด โดยปัจจุบันคิดเป็นสัดส่วนมากกว่า 50% ของความต้องการในตลาดทั้งหมด สารลดแรงตึงผิวประจุลบจะยังคงครองตำแหน่งที่โดดเด่นต่อไปอีกระยะหนึ่งในอนาคต

I. สารลดแรงตึงผิวประจุลบ

สารลดแรงตึงผิวประจุลบหลักๆ ที่ใช้เป็นผงซักฟอก ได้แก่ เกลือกรดไขมัน (สบู่), อัลคิลเบนซีนซัลโฟเนต (ABS), แอลกอฮอล์ไขมันซัลเฟต (AS), แอลกอฮอล์ไขมันโพลีออกซีเอทิลีนอีเทอร์ซัลเฟต (AES), อัลฟาโอเลฟินซัลโฟเนต (AOS), แอลกอฮอล์ไขมันโพลีออกซีเอทิลีนอีเทอร์คาร์บอกซิเลต (AEC) และกรดไขมันเมทิลเอสเทอร์ซัลโฟเนต (MES)

1. สบู่

ส่วนที่มีฤทธิ์ทางพื้นผิวของโมเลกุลสบู่มีประจุลบ ซึ่งในจำนวนนี้ประมาณ 25% เป็นเกลือโซเดียมและโพแทสเซียมของกรดไขมันสายยาว สบู่เป็นสบู่ประเภทที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด เนื่องจากมีวัตถุดิบมากมาย การเตรียมที่สะดวก และต้นทุนต่ำ ในทางอุตสาหกรรม โดยทั่วไปจะผลิตโดยการทำให้วัตถุดิบ เช่น ไขมันวัวและไขมันแกะ เกิดปฏิกิริยาสบู่กับด่างเข้มข้น ตามด้วยการตกตะกอนด้วยเกลือและการแยกกลีเซอรอล ข้อเสียที่สำคัญที่สุดของสบู่คือ เมื่อพบกับไอออนโลหะสองวาเลนซ์และสามวาเลนซ์ เช่น Ca²⁺, Mg²⁺ และ Fe²⁺ ในสารละลายน้ำ จะเกิดเป็นสบู่แคลเซียมหรือสบู่แมกนีเซียมซึ่งมีความละลายต่ำมาก ทำให้สูญเสียคุณสมบัติในการทำความสะอาดโดยธรรมชาติของสบู่ไป

2. อัลคิลเบนซีนซัลโฟเนต (ABS)

โซเดียมอัลคิลเบนซีนซัลโฟเนต (R-C₆H₆-SO₃Na) เป็นสารลดแรงตึงผิวประจุลบที่สำคัญ มีคุณสมบัติละลายน้ำได้ดีและแตกตัวเป็นไอออนเกือบสมบูรณ์ เกลือแคลเซียมและแมกนีเซียมของมันละลายน้ำได้ดีมาก ทำให้ทนต่อความกระด้างของน้ำได้ดีเยี่ยม ในบรรดาอัลคิลเบนซีนซัลโฟเนตทั้งหมด ลิเนียร์อัลคิลเบนซีนซัลโฟเนต (LAS) มีราคาถูก มีประสิทธิภาพในการทำความสะอาดสูง ย่อยสลายได้ง่าย และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ดังนั้นจนถึงปัจจุบัน ยังไม่มีสารลดแรงตึงผิวชนิดอื่นที่ใช้เป็นส่วนประกอบสำคัญในผงซักฟอกที่สามารถเทียบเท่า LAS ได้ทั้งในด้านประสิทธิภาพทางเทคนิคและผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจ ทำให้ได้รับการยกย่องว่าเป็นหัวใจสำคัญของอุตสาหกรรมผงซักฟอกสังเคราะห์ทั่วโลก โดยส่วนใหญ่ใช้ในผงซักฟอกอุตสาหกรรมและในครัวเรือน ผลิตภัณฑ์ที่เป็นตัวแทน ได้แก่ โซเดียมโดเดซิลเบนซีนซัลโฟเนตที่มีประสิทธิภาพในการซักล้างสูง และโซเดียมออกตาเดซิลเบนซีนซัลโฟเนตซึ่งมีประสิทธิภาพในการทำความสะอาดสูงที่สุดในกลุ่มโซเดียมอัลคิลเบนซีนซัลโฟเนต

3. อัลฟ่า-โอเลฟิน ซัลโฟเนต (AOS)

AOS เป็นสารออกฤทธิ์ในผงซักฟอกประสิทธิภาพสูง ส่วนใหญ่ใช้ในเจลล้างมือ แชมพู สบู่เหลวสำหรับอาบน้ำ น้ำยาล้างจาน น้ำยาทำความสะอาดอุตสาหกรรม และผงซักฟอก

4. เมทิลเอสเทอร์ซัลโฟเนตของกรดไขมัน (MES)

ในโครงสร้างโมเลกุล R แทนหมู่แอลคิล และ R' แทนหมู่เมทิล สำหรับประสิทธิภาพในการทำความสะอาด R ที่มีโซ่คาร์บอน C16 และ C18 ทำงานได้ดีที่สุด ในขณะที่ R ที่มีโซ่คาร์บอน C14 ให้ความต้านทานต่อน้ำกระด้างได้ดีที่สุด MES เป็นสารลดแรงตึงผิวที่ได้จากน้ำมันและไขมันธรรมชาติ มีประสิทธิภาพในการซักล้างที่ดีเยี่ยมและมีพลังในการกระจายตัวของสบู่แคลเซียมสูง มีความเข้ากันได้ดีเยี่ยมกับซีโอไลต์และเหมาะสำหรับการผลิตผงซักฟอกที่ปราศจากฟอสฟอรัส พลังในการกระจายตัวของสบู่แคลเซียมของ MES สูงกว่า LAS มาก ซึ่งเอื้อต่อการผลิตและการใช้งานของสบู่ผสมและผงซักฟอกที่มีส่วนผสมของสบู่

5. แฟตตี้แอลกอฮอล์ซัลเฟต (AS) และแฟตตี้แอลกอฮอล์อีเทอร์ซัลเฟต (AES)

สูตรทั่วไปของ AS คือ ROSO₃Na และ AS ที่มี R เป็นโซ่คาร์บอน C14~C16 แสดงคุณสมบัติในการทำความสะอาดที่ดี สูตรทั่วไปของ AES คือ RO(C₂H₄O)ₙSO₃Na และ AES ที่มี R เป็นโซ่คาร์บอน C14~C15 และ n=1–2 แสดงประสิทธิภาพการซักที่ดี ทั้ง AS และ AES มีคุณสมบัติย่อยสลายได้ทางชีวภาพที่ดี มีประสิทธิภาพในการทำความสะอาดสูง และมีคุณสมบัติในการสร้างฟองที่ดีเยี่ยม ทำให้เหมาะสำหรับการผลิตผงซักฟอกที่มีฟองมาก สามารถใช้ได้กับผงซักฟอกสำหรับผ้าที่บอบบางและผงซักฟอกสำหรับผ้าขนสัตว์ และใช้กันอย่างแพร่หลายในผลิตภัณฑ์อาบน้ำฟองสบู่ แชมพูสระผม เครื่องสำอาง น้ำยาล้างจาน น้ำยาล้างผัก และผงซักฟอกสำหรับใช้ในครัวเรือน

2.สารลดแรงตึงผิวแบบไม่มีประจุ

สารลดแรงตึงผิวชนิดไม่มีประจุไฟฟ้าแสดงประสิทธิภาพในการทำความสะอาดคราบน้ำมันได้ดีเยี่ยม และมีความสามารถในการป้องกันการเกาะติดของคราบซ้ำบนเส้นใยสังเคราะห์ได้ดี นอกจากนี้ยังทนต่อความกระด้างของน้ำและอิเล็กโทรไลต์ที่มีความเข้มข้นสูงได้ดี ข้อดีที่โดดเด่นที่สุดของสารลดแรงตึงผิวชนิดไม่มีประจุไฟฟ้าประเภทโพลีออกซีเอทิลีน คือ สามารถปรับสัดส่วนของส่วนที่ชอบน้ำและไม่ชอบน้ำได้ จำนวนหน่วย EO สามารถควบคุมได้เพื่อให้เหมาะสมกับพื้นผิวต่างๆ และเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพในการทำความสะอาดที่ดีที่สุด

1.โพลีออกซีเอทิลีนอัลคิลแอลกอฮอล์อีเทอร์

สูตรทั่วไปคือ RO(C₂H₄O)ₙH โดยที่ R = C₁₂~C₁₈ และ n สามารถปรับได้ สารประกอบประเภทนี้มีประสิทธิภาพในการซักล้างสูง ซึ่งสะท้อนให้เห็นในด้านต่างๆ ดังนี้ ความเข้มข้นไมเซลล์วิกฤต (cmc) ต่ำ ซึ่งหมายความว่าสามารถรักษาประสิทธิภาพการซักล้างสูงได้แม้ในความเข้มข้นต่ำ มีความสามารถในการซักล้างสูง และทนต่อการเกาะติดของคราบสกปรกซ้ำเมื่อทำความสะอาดเส้นใยสังเคราะห์ นอกจากนี้ยังให้ประสิทธิภาพการซักล้างที่อุณหภูมิต่ำได้ดี มีลักษณะเป็นเนื้อครีมสีขาวถึงเหลืองอ่อนที่อุณหภูมิห้อง ละลายน้ำได้ มีคุณสมบัติในการทำให้เกิดอิมัลชัน ทำความสะอาด และทำให้เปียก ส่วนใหญ่ใช้ในผงซักฟอกสำหรับใช้ในครัวเรือนและอุตสาหกรรม รวมถึงน้ำยาทำความสะอาดโลหะ

2. โพลีออกซีเอทิลีนอัลคิลฟีนอลอีเทอร์

ในสูตรทางเคมี R ส่วนใหญ่ประกอบด้วยออกทิล โนนิล และโดเดซิล โดยมีค่า n ที่ปรับได้ มีคุณสมบัติเด่นคือสามารถขจัดคราบน้ำมันและไขมันได้อย่างมีประสิทธิภาพ ผลิตภัณฑ์ทั่วไปได้แก่ ซีรี่ส์ OP ซีรี่ส์ OPE และซีรี่ส์ SOPE มีคุณสมบัติทนต่อกรดและด่างได้ดีเยี่ยม รวมถึงทนต่อน้ำกระด้าง และมีคุณสมบัติในการทำความสะอาด การทำให้เปียก และการทำให้เป็นอิมัลชัน เหมาะสำหรับงานแปรรูปโลหะและสารทำความสะอาดในอุตสาหกรรม

3. อัลคิลโพลีไกลโคไซด์ (APG)

อัลคิลโพลีไกลโคไซด์ได้รับการยกย่องว่าเป็นสารลดแรงตึงผิวแบบไม่มีประจุระดับโลกตัวใหม่

ข้อดีของ APG:

กิจกรรมที่พื้นผิวสูงและแรงตึงผิวต่ำมาก

ไม่มีจุดเกิดเมฆและมีเสถียรภาพดีเยี่ยมที่อุณหภูมิสูง

ประสิทธิภาพการซักล้างดีเยี่ยม สร้างฟองได้มาก เปียกน้ำได้ดี มีความสามารถในการผสมให้เป็นอิมัลชัน และมีเสถียรภาพในการกระจายตัว

เหนือกว่าสารลดแรงตึงผิวทุกประเภทที่มีอยู่เดิม ในแง่ของความเป็นพิษต่ำ การระคายเคืองต่อผิวหนังน้อย และการย่อยสลายได้ทางชีวภาพ

ด้วยเหตุนี้ จึงเป็นที่นิยมอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่างๆ มากมาย รวมถึงอุตสาหกรรมผงซักฟอก เครื่องสำอาง การแปรรูปอาหาร และอุตสาหกรรมยา เนื่องจากล้างออกง่ายและไม่ทิ้งคราบตกค้าง จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับน้ำยาล้างจานและน้ำยาทำความสะอาดขวด

สถานการณ์การใช้งานหลักของ APG ในผงซักฟอกมีดังต่อไปนี้:

ผลิตภัณฑ์ทำความสะอาดร่างกายและเส้นผม: ผลิตภัณฑ์ที่มีส่วนผสมของ APG นั้นอ่อนโยนและไม่ระคายเคืองต่อผิวหนัง มีฟองละเอียดนุ่ม และสามารถลดไฟฟ้าสถิตขณะสระผมได้ ผลิตภัณฑ์ส่วนใหญ่เป็นแบบเหลวและสามารถทำเป็นสบู่ก้อนได้เช่นกัน

น้ำยาล้างจาน: น้ำยาล้างจานสูตร APG มีประสิทธิภาพในการสร้างฟองได้ดี อ่อนโยนต่อผิวสัมผัส และล้างออกง่ายโดยไม่ทิ้งคราบ

ผงซักฟอก: การใช้ APG ในผงซักฟอกช่วยให้ประสิทธิภาพในการทำความสะอาดดีเยี่ยม สามารถทำความสะอาดผ้าได้หลากหลายชนิด เช่น ผ้าฝ้าย ผ้าขนสัตว์ และผ้าโพลีเอสเตอร์ ขจัดคราบสกปรกและคราบน้ำมันได้อย่างมีประสิทธิภาพ นอกจากนี้ยังช่วยให้ผ้านุ่ม มีคุณสมบัติป้องกันไฟฟ้าสถิต และทนต่อการหดตัว และสามารถนำมาผสมในผงซักฟอกที่คงประสิทธิภาพการซักที่ดีเยี่ยมแม้ในน้ำกระด้าง

การทำความสะอาดพื้นผิวแข็ง: นอกจากการล้างจานแล้ว APG ยังสามารถใช้ทำความสะอาดพื้นผิวแข็งอื่นๆ ได้อีกด้วย สามารถใช้เป็นส่วนผสมสำคัญในการเตรียมผงซักฟอกที่ใช้ได้ในสภาวะกรดเข้มข้น และสามารถป้องกันโลหะเหล็กจากการออกซิเดชันและการกัดกร่อนจากกรดได้

III. สารลดแรงตึงผิวแบบซวิตเทอร์ไอออนิก

โครงสร้างโมเลกุลของสารเหล่านี้มีทั้งประจุบวกและประจุลบ เนื่องจากโครงสร้างโมเลกุลพิเศษนี้ ทำให้สารเหล่านี้มีคุณสมบัติในการใช้งานดังต่อไปนี้: ความเป็นพิษต่ำและการระคายเคืองต่อผิวหนังและดวงตาต่ำ; ย่อยสลายได้ทางชีวภาพและเข้ากันได้ดีเยี่ยม; คุณสมบัติในการเปียก การทำความสะอาด และการเกิดฟองที่ดี เมื่อใช้เป็นผงซักฟอก สารเหล่านี้จะถูกแบ่งออกเป็นประเภทต่างๆ ดังต่อไปนี้

กรดอะมิโนชนิดเอ็น-อะซิล

สารเหล่านี้ส่วนใหญ่ใช้เป็นวัตถุดิบพื้นฐานสำหรับแชมพูและน้ำยาทำความสะอาด และทนต่อกรดอ่อนและน้ำกระด้าง ตัวอย่างเช่น เอ็น-อะซิลโพลีอะมิโน (โพลีเปปไทด์) คาร์บอกซิเลต และ เรมิพอน เอ (ผงซักฟอก 613, โซเดียมโอเลออยล์อะมิโนโพลีเปปไทด์คาร์บอกซิเลต)

เรมิพอน เอ สังเคราะห์ขึ้นจากปฏิกิริยาควบแน่นของกรดไขมันอะซิลคลอไรด์และโพลีอะมิโนแอซิดที่ได้จากการไฮโดรไลซิสของโปรตีน ดังนั้นจึงมีคุณสมบัติระคายเคืองต่ำและมีความเป็นพิษต่ำ เหมาะสำหรับใช้ในเครื่องสำอาง เรมิพอน เอ มีคุณสมบัติในการกระจายตัวของสบู่มะนาวที่ดีเยี่ยม มีฤทธิ์ในการทำความสะอาดและทำให้เกิดอิมัลชันสูง ใช้เป็นผงซักฟอกและสารทำให้เกิดอิมัลชันในอุตสาหกรรมสิ่งทอ และเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการซักผ้าไหมและผ้าขนสัตว์เนื่องจากมีคุณสมบัติในการขจัดคราบไขมันอย่างอ่อนโยน

เบทาอีนชนิด

สารลดแรงตึงผิวเบทาอีนแบบซวิตเตอร์ไอออนิกให้ประสิทธิภาพในการทำความสะอาดผ้าฝ้ายและผ้าผสมโพลีเอสเตอร์/ฝ้ายได้ดีเยี่ยม โดยเฉพาะอย่างยิ่งไฮดรอกซีซัลโฟเบทาอีนที่ให้ประสิทธิภาพเหนือกว่าในระหว่างการซัก ตัวอย่างทั่วไปคือ ลอริลไดเมทิลเบทาอีน

เป็นของเหลวใสไม่มีสีหรือสีเหลืองอ่อน มีคุณสมบัติเป็นสารลดแรงตึงผิวประจุบวกในสภาวะกรด และเป็นสารลดแรงตึงผิวประจุลบในสภาวะด่าง ย่อยสลายได้ง่ายทางชีวภาพ มีประสิทธิภาพในการสร้างฟองสูงและช่วยให้เส้นผมนุ่ม จึงเหมาะสำหรับใช้ในการผลิตแชมพูบำรุงผมสูตรอ่อนโยน รวมถึงแชมพูสำหรับเด็กอ่อน ด้วยคุณสมบัติทนต่อความกระด้างของน้ำได้ดี จึงสามารถใช้ในการผลิตผงซักฟอกสำหรับน้ำกระด้าง และยังทำหน้าที่เป็นสารฆ่าเชื้อแบคทีเรียได้อีกด้วย