ผลการซักล้างของสารลดแรงตึงผิว — ผงซักฟอกชนิดต่างๆ

ความสามารถในการซักล้างของสารลดแรงตึงผิวเป็นคุณสมบัติพื้นฐานที่มีการใช้งานจริงอย่างกว้างขวางที่สุด มีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับชีวิตประจำวันของครัวเรือนจำนวนนับไม่ถ้วน และยังถูกนำไปใช้มากขึ้นเรื่อยๆ ในทุกสาขาอาชีพและภาคอุตสาหกรรมการผลิตต่างๆ อีกด้วย

ผงซักฟอก

สารลดแรงตึงผิวทำหน้าที่เป็นส่วนประกอบสำคัญในผงซักฟอก ผงซักฟอกสังเคราะห์จะไม่สามารถเกิดขึ้นได้หากปราศจากสารลดแรงตึงผิว ในบรรดาสารลดแรงตึงผิวทุกประเภท (SAA) สารลดแรงตึงผิวประจุลบเป็นประเภทแรกที่มนุษย์นำมาใช้และยังคงเป็นประเภทที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด โดยปัจจุบันคิดเป็นสัดส่วนมากกว่า 50% ของความต้องการในตลาดทั้งหมด

I. สารลดแรงตึงผิวประจุลบ

สารลดแรงตึงผิวประจุลบหลักๆ ที่ใช้ในผงซักฟอก ได้แก่ เกลือกรดไขมัน (สบู่), อัลคิลเบนซีนซัลโฟเนต (ABS), แฟตตี้แอลกอฮอล์ซัลเฟต (AS), แฟตตี้แอลกอฮอล์โพลีออกซีเอทิลีนอีเทอร์ซัลเฟต (AES)α-โอเลฟินซัลโฟเนต (AOS), แฟตตี้แอลกอฮอล์โพลีออกซีเอทิลีนอีเทอร์คาร์บอกซิเลต (AEC) และแฟตตี้แอซิดเมทิลเอสเทอร์ซัลโฟเนต (MES)

1. สบู่

ส่วนที่มีฤทธิ์ลดแรงตึงผิวของโมเลกุลสบู่มีประจุลบ โดยเกลือโซเดียมและโพแทสเซียมของกรดไขมันสายยาวคิดเป็นประมาณ 25% สบู่ชนิดนี้ใช้กันอย่างแพร่หลาย มีข้อดีคือวัตถุดิบหาได้ง่าย เตรียมง่าย และราคาถูก ในทางอุตสาหกรรม โดยทั่วไปจะผลิตโดยการทำให้ไขมัน เช่น ไขมันวัวและไขมันแกะ เกิดปฏิกิริยาสบู่กับด่างเข้มข้น จากนั้นจึงแยกกลีเซอรอลออกโดยการตกตะกอนด้วยเกลือ ข้อเสียที่สำคัญที่สุดคือ เมื่อสัมผัสกับไอออนโลหะสองและสามวาเลนซ์ รวมถึงแคลเซียมไอออน²⁺, แมกนีเซียม²⁺ และเฟ²⁺ ในสารละลายที่เป็นน้ำ มันจะก่อตัวเป็นสบู่แคลเซียมหรือสบู่แมกนีเซียมซึ่งละลายได้ยาก ซึ่งจะทำให้คุณสมบัติในการทำความสะอาดของสบู่หายไป

2. อัลคิลเบนซีนซัลโฟเนต (ABS)

โซเดียมอัลคิลเบนซีนซัลโฟเนต (RC)₆H₆อัลคิลเบนซีนซัลโฟเนต (Sα-SONa) เป็นสารลดแรงตึงผิวประจุลบที่สำคัญ มีคุณสมบัติละลายน้ำได้ดีและแตกตัวเป็นไอออนเกือบสมบูรณ์ เกลือแคลเซียมและแมกนีเซียมของสารนี้ละลายน้ำได้ค่อนข้างสูง ทำให้ทนต่อความกระด้างของน้ำได้ดีเยี่ยม ในบรรดาอัลคิลเบนซีนซัลโฟเนต อัลคิลเบนซีนซัลโฟเนตเชิงเส้น (LAS) โดดเด่นในด้านต้นทุนต่ำ ประสิทธิภาพในการทำความสะอาดสูง ย่อยสลายได้ง่าย และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ปัจจุบันยังไม่มีสารลดแรงตึงผิวชนิดอื่นที่ใช้เป็นส่วนประกอบสำคัญในผงซักฟอกที่สามารถเทียบเท่า LAS ในด้านประสิทธิภาพทางเทคนิคและผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจ ทำให้ LAS ได้รับการยกย่องว่าเป็นแกนหลักของอุตสาหกรรมผงซักฟอกสังเคราะห์ทั่วโลก โดยส่วนใหญ่ใช้ในผงซักฟอกอุตสาหกรรมและในครัวเรือน ผลิตภัณฑ์ที่เป็นตัวแทน ได้แก่ โซเดียมโดเดซิลเบนซีนซัลโฟเนตที่มีประสิทธิภาพในการซักล้างที่โดดเด่น และโซเดียมออกตาเดซิลเบนซีนซัลโฟเนต ซึ่งให้ประสิทธิภาพในการทำความสะอาดสูงสุดในกลุ่มโซเดียมอัลคิลเบนซีนซัลโฟเนต

3. α-โอเลฟินซัลโฟเนต (AOS)

AOS เป็นสารออกฤทธิ์ในผงซักฟอกประสิทธิภาพสูง ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในเจลล้างมือ แชมพู สบู่เหลวสำหรับอาบน้ำ น้ำยาล้างจาน น้ำยาทำความสะอาดอุตสาหกรรม และผงซักฟอก

4. เมทิลเอสเทอร์ซัลโฟเนตของกรดไขมัน (MES)

ในโครงสร้างโมเลกุล R หมายถึงหมู่แอลคิล และ R' หมายถึงหมู่เมทิล สำหรับประสิทธิภาพในการทำความสะอาด โซ่แอลคิล C16 และ C18 นั้นเหมาะสมที่สุด ในขณะที่โซ่แอลคิล C14 ให้ความต้านทานต่อน้ำกระด้างได้ดีที่สุด MES ซึ่งสกัดจากน้ำมันและไขมันธรรมชาติ เป็นสารลดแรงตึงผิวที่มีความสามารถในการซักล้างที่โดดเด่นและมีพลังในการกระจายตัวของสบู่แคลเซียมสูง มีความเข้ากันได้ดีเยี่ยมกับซีโอไลต์ ทำให้เหมาะสำหรับการผลิตผงซักฟอกที่ปราศจากฟอสเฟต ความสามารถในการกระจายตัวของสบู่แคลเซียมนั้นสูงกว่า LAS มาก ทำให้การผลิตและการใช้งานสบู่ผสมและผงซักฟอกที่มีส่วนผสมของสบู่เป็นไปได้ง่ายขึ้น

5. แฟตตี้แอลกอฮอล์ซัลเฟต (AS) และแฟตตี้แอลกอฮอล์อีเทอร์ซัลเฟต (AES)

AS เป็นไปตามสูตรทั่วไป ROSO₃Na; โซ่ที่มี R = C14~C16 ให้ประสิทธิภาพในการทำความสะอาดที่ดี AES มีสูตรทั่วไปคือ RO(C₂H₄O)_nSO₃Na โดยที่ R = C14~C15 และ n = 1–2. ให้ประสิทธิภาพการซักที่ดีที่สุด ทั้ง AS และ AES มีคุณสมบัติย่อยสลายได้ทางชีวภาพดีเยี่ยม มีประสิทธิภาพในการทำความสะอาดสูง และสามารถสร้างฟองได้ดีเยี่ยม ทำให้เหมาะสำหรับสูตรผงซักฟอกที่มีฟองมาก สามารถใช้ได้กับผงซักฟอกสำหรับผ้าเนื้ออ่อนหรือผ้าขนสัตว์ และใช้กันอย่างแพร่หลายในผลิตภัณฑ์อาบน้ำฟองสบู่ แชมพูสระผม เครื่องสำอาง น้ำยาล้างจาน น้ำยาทำความสะอาดผัก และผงซักฟอกสำหรับใช้ในครัวเรือน

2.สารลดแรงตึงผิวแบบไม่มีประจุ

สารลดแรงตึงผิวแบบไม่มีประจุแสดงประสิทธิภาพในการทำความสะอาดคราบน้ำมันได้ดีเยี่ยม และมีคุณสมบัติป้องกันการเกาะติดของคราบซ้ำบนเส้นใยสังเคราะห์ได้ดี นอกจากนี้ยังทนทานต่อความกระด้างของน้ำและอิเล็กโทรไลต์ความเข้มข้นสูงได้อย่างดีเยี่ยม ข้อได้เปรียบที่โดดเด่นที่สุดของสารลดแรงตึงผิวแบบไม่มีประจุประเภทโพลีออกซีเอทิลีนอยู่ที่โครงสร้างที่ปรับเปลี่ยนได้ของส่วนประกอบที่ไม่ชอบน้ำและชอบน้ำ โดยการปรับจำนวนหน่วยเอทิลีนออกไซด์ (EO) ทำให้สามารถปรับแต่งให้เหมาะสมกับพื้นผิวต่างๆ เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพในการทำความสะอาดที่ดีที่สุด

1. โพลีออกซีเอทิลีนอัลคิลแอลกอฮอล์อีเทอร์

สูตรทั่วไป: RO(C₂H₄O)_nH โดยที่ R แทนหมู่แอลคิลตั้งแต่ C ขึ้นไป12 ถึงซี18 และ n สามารถปรับได้ สารประกอบเหล่านี้มีประสิทธิภาพในการซักล้างที่เหนือกว่า ซึ่งสะท้อนให้เห็นในด้านต่อไปนี้: ความเข้มข้นของไมเซลล์วิกฤต (cmc) ต่ำ ทำให้มีประสิทธิภาพในการทำความสะอาดสูงแม้ในความเข้มข้นต่ำ มีความสามารถในการทำความสะอาดที่ทรงพลัง และมีคุณสมบัติป้องกันการเกาะติดของสิ่งสกปรกซ้ำเมื่อซักเส้นใยสังเคราะห์ นอกจากนี้ยังให้ประสิทธิภาพการซักที่อุณหภูมิต่ำที่ดีอีกด้วย สารประกอบเหล่านี้มีลักษณะเป็นเนื้อครีมสีขาวถึงเหลืองอ่อนที่อุณหภูมิห้อง ละลายในน้ำได้ และมีคุณสมบัติในการทำให้เกิดอิมัลชัน ทำความสะอาด และทำให้เปียก มีการนำไปใช้กันอย่างแพร่หลายในผงซักฟอกในครัวเรือน น้ำยาทำความสะอาดอุตสาหกรรม และน้ำยาขจัดคราบไขมันโลหะ

2. โพลีออกซีเอทิลีนอัลคิลฟีนอลอีเทอร์

ในสูตรโมเลกุล R ส่วนใหญ่หมายถึงกลุ่มออกทิล โนนิล และโดเดซิล โดยมีค่า n ที่ปรับได้ สารเหล่านี้โดดเด่นด้วยความสามารถในการขจัดน้ำมันและไขมันได้อย่างดีเยี่ยม ผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์ทั่วไป ได้แก่ ซีรี่ส์ OP ซีรี่ส์ OPE และซีรี่ส์ SOPE สารเหล่านี้มีความทนทานต่อกรดและด่างสูง รวมถึงทนต่อน้ำกระด้าง พร้อมฟังก์ชันการทำความสะอาด การทำให้เปียก และการทำให้เป็นอิมัลชันในตัว สำหรับของเหลวในกระบวนการแปรรูปโลหะและสารทำความสะอาดทางอุตสาหกรรม

3.อัลคิลโพลีกลูโคไซด์(เอพีจี)

อัลคิลโพลีกลูโคไซด์ได้รับการยอมรับว่าเป็นสารลดแรงตึงผิวแบบไม่มีประจุรุ่นใหม่ระดับโลก

ข้อดีของ APG:

กิจกรรมที่พื้นผิวสูงและแรงตึงผิวต่ำมาก

ไม่มีจุดเกิดเมฆและมีประสิทธิภาพการทำงานที่เสถียรที่อุณหภูมิสูง

มีประสิทธิภาพในการทำความสะอาดสูง สร้างฟองได้มาก มีความสามารถในการทำให้เปียก/ทำให้เกิดอิมัลชันที่ดีเยี่ยม และมีความเสถียรในการกระจายตัว

ไม่มีพิษ ก่อให้เกิดการระคายเคืองต่อผิวหนังเพียงเล็กน้อย และย่อยสลายได้ทางชีวภาพดีเยี่ยมเมื่อเทียบกับสารลดแรงตึงผิวประเภทอื่นๆ ที่มีอยู่ (จุดแข็งและคุณลักษณะหลัก)

ด้วยคุณสมบัติดังกล่าว APG จึงได้รับความนิยมอย่างมากในหลากหลายภาคส่วน รวมถึงการผลิตผงซักฟอก เครื่องสำอาง การแปรรูปอาหาร และการผลิตยา นอกจากนี้ คุณสมบัติที่ล้างออกง่ายและไม่ทิ้งคราบ ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับน้ำยาล้างจานและน้ำยาทำความสะอาดขวด

ตัวอย่างการใช้งานหลักของ APG ในสูตรผงซักฟอกมีดังต่อไปนี้:

ผลิตภัณฑ์ทำความสะอาดร่างกายและเส้นผม: สูตรที่ใช้ APG เป็นส่วนประกอบหลักนั้นอ่อนโยนและไม่ระคายเคืองต่อผิว ให้ฟองละเอียดนุ่ม และช่วยลดไฟฟ้าสถิตขณะสระผม ผลิตภัณฑ์ส่วนใหญ่เป็นของเหลว และสามารถแปรรูปเป็นสบู่ก้อนได้เช่นกัน

น้ำยาล้างจาน: น้ำยาล้างจานสูตร APG ให้ประสิทธิภาพการเกิดฟองที่คงที่ อ่อนโยนต่อผิว สัมผัสเรียบลื่นหลังการใช้งาน ล้างออกง่าย และไม่ทิ้งคราบตกค้าง

ผงซักฟอก: APG มอบประสิทธิภาพการทำความสะอาดที่ยอดเยี่ยมในสูตรผงซักฟอก เหมาะสำหรับทำความสะอาดผ้าทุกชนิด เช่น ผ้าฝ้าย ผ้าขนสัตว์ และโพลีเอสเตอร์ ขจัดคราบโคลนและคราบน้ำมันได้อย่างมีประสิทธิภาพ พร้อมทั้งให้ความนุ่มนวลแก่ผ้า ป้องกันไฟฟ้าสถิต และป้องกันการหดตัว นอกจากนี้ยังสามารถนำมาผสมในผงซักฟอกที่คงประสิทธิภาพการทำความสะอาดอันทรงพลังแม้ในน้ำกระด้างได้อีกด้วย

น้ำยาทำความสะอาดพื้นผิวแข็ง: นอกเหนือจากการล้างจานแล้ว APG ยังสามารถนำไปใช้ทำความสะอาดพื้นผิวแข็งอื่นๆ ได้อีกด้วย ในฐานะส่วนประกอบสำคัญ มันสามารถผสมลงในผงซักฟอกสำหรับสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดสูง ซึ่งจะช่วยยับยั้งการเกิดออกซิเดชันและการกัดกร่อนของกรดในโลหะเหล็กได้อีกด้วย

III.สารลดแรงตึงผิวแอมโฟเทอริก

โครงสร้างโมเลกุลของสารเหล่านี้มีทั้งประจุไฟฟ้าบวกและลบ ด้วยคุณสมบัติทางโครงสร้างที่เป็นเอกลักษณ์นี้ ทำให้สารเหล่านี้มีคุณสมบัติในการใช้งานดังต่อไปนี้: ความเป็นพิษต่ำ ระคายเคืองต่อผิวหนังและดวงตาเล็กน้อย ย่อยสลายได้ทางชีวภาพดีเยี่ยม เข้ากันได้ดีกับสารลดแรงตึงผิวอื่นๆ รวมถึงมีประสิทธิภาพในการเปียก การทำความสะอาด และการเกิดฟองที่ดี ประเภทหลักที่ใช้ในผงซักฟอกแบ่งออกเป็นหมวดหมู่ดังนี้:

1. สารลดแรงตึงผิวประเภทเอ็น-อะซิลอะมิโนแอซิด

สารเหล่านี้เป็นวัตถุดิบหลักสำหรับแชมพูและน้ำยาทำความสะอาด โดยมีความทนทานต่อกรดอ่อนและน้ำกระด้าง ตัวอย่างที่สำคัญ ได้แก่ เอ็น-อะซิล โอลิโกเปปไทด์ คาร์บอกซิเลต และ เรมิพอล เอ (ผงซักฟอก 613, โซเดียม โอเลออยล์ เปปไทด์ คาร์บอกซิเลต)

เรมิพอล เอ สังเคราะห์ขึ้นจากปฏิกิริยาควบแน่นระหว่างกรดไขมันคลอไรด์และโอลิโกเปปไทด์ที่ได้จากการไฮโดรไลซิสของโปรตีน มีคุณสมบัติระคายเคืองต่ำและเป็นพิษต่ำ จึงสามารถนำไปใช้ในสูตรเครื่องสำอางได้ มีคุณสมบัติในการกระจายตัวของสบู่มะนาว มีฤทธิ์ในการทำความสะอาดและเป็นอิมัลซิไฟเออร์สูง ในอุตสาหกรรมสิ่งทอ ทำหน้าที่เป็นผงซักฟอกและอิมัลซิไฟเออร์ ประสิทธิภาพในการขจัดคราบไขมันที่อ่อนกว่าทำให้เหมาะสำหรับการซักผ้าไหมและผ้าขนสัตว์

2. สารลดแรงตึงผิวแอมโฟเทอริกชนิดเบทาอีน

สารลดแรงตึงผิวแอมโฟเทอริกประเภทเบทาอีนให้ประสิทธิภาพในการทำความสะอาดผ้าฝ้ายและผ้าผสมโพลีเอสเตอร์/ฝ้ายได้ดีเยี่ยม โดยเฉพาะอย่างยิ่งไฮดรอกซีซัลโฟเบทาอีนที่แสดงข้อได้เปรียบที่โดดเด่นเป็นพิเศษในระหว่างกระบวนการซักผ้า

ยกตัวอย่างเช่น โดเดซิลไดเมทิลเบทาอีน: มันเป็นของเหลวใสไม่มีสีถึงสีเหลืองอ่อน มีพฤติกรรมเป็นประจุบวกในสภาวะกรดและเป็นประจุลบในสภาวะด่าง และย่อยสลายได้ง่ายทางชีวภาพ มันมีคุณสมบัติในการสร้างฟองได้ดีเยี่ยมและช่วยให้ผมนุ่ม จึงเป็นวัตถุดิบหลักสำหรับแชมพูบำรุงผมสูตรอ่อนโยนและผลิตภัณฑ์ดูแลเส้นผมสำหรับเด็กทารก เนื่องจากทนต่อความกระด้างของน้ำได้ดี จึงใช้ในการผลิตผงซักฟอกที่ใช้ได้กับน้ำกระด้าง และยังสามารถใช้เป็นสารฆ่าเชื้อแบคทีเรียได้อีกด้วย