وفقًا للجدول، فإن المواد الخافضة للتوتر السطحي المناسبة للاستخدام كمستحلبات الزيت في الماء لها قيمة HLB تتراوح من 3.5 إلى 6، في حين تتراوح تلك الخاصة بمستحلبات الماء في الزيت بين 8 إلى 18.

② تحديد قيم HLB (محذوف).

07 الاستحلاب والذوبان

المستحلب هو نظام يتشكل عند تشتت سائل غير قابل للامتزاج في سائل آخر على شكل جسيمات دقيقة (قطرات أو بلورات سائلة). يُعدّ المستحلب، وهو نوع من المواد الخافضة للتوتر السطحي، ضروريًا لتحقيق استقرار هذا النظام غير المستقر ديناميكيًا حراريًا عن طريق تقليل طاقة السطح البيني. يُطلق على الطور الموجود على شكل قطرات في المستحلب اسم الطور المشتت (أو الطور الداخلي)، بينما يُطلق على الطور الذي يُشكل طبقة متصلة اسم وسط التشتت (أو الطور الخارجي).

① المستحلبات والمستحلبات

غالبًا ما تتكون المستحلبات الشائعة من طور واحد كالماء أو محلول مائي، والطور الآخر كمادة عضوية، كالزيوت أو الشموع. بناءً على تشتتها، يمكن تصنيف المستحلبات إلى مستحلبات ماء في زيت (W/O) حيث ينتشر الزيت في الماء، أو مستحلبات زيت في ماء (O/W) حيث ينتشر الماء في الزيت. علاوة على ذلك، قد توجد مستحلبات معقدة مثل W/O/W أو O/W/O. تعمل المستحلبات على تثبيت المستحلبات عن طريق خفض التوتر السطحي وتكوين أغشية أحادية الجزيء. يجب أن يمتص المستحلب أو يتراكم عند السطح البيني لخفض التوتر السطحي ونقل الشحنات إلى القطرات، مما يُولّد تنافرًا كهروستاتيكيًا، أو يُشكّل طبقة واقية عالية اللزوجة حول الجسيمات. وبالتالي، يجب أن تمتلك المواد المستخدمة كمستحلبات مجموعات محبة للماء، والتي توفرها المواد الخافضة للتوتر السطحي.

② طرق تحضير المستحلب والعوامل المؤثرة على الاستقرار

هناك طريقتان رئيسيتان لتحضير المستحلبات: الطرق الميكانيكية تُشتت السوائل إلى جزيئات دقيقة في سائل آخر، بينما تتضمن الطريقة الثانية إذابة السوائل في شكل جزيئي في سائل آخر وتحفيز تجمعها بشكل مناسب. يشير استقرار المستحلب إلى قدرته على مقاومة تجمع الجسيمات الذي يؤدي إلى انفصال الطور. المستحلبات أنظمة غير مستقرة حراريًا ذات طاقة حرة أعلى، وبالتالي فإن استقرارها يعكس الوقت اللازم للوصول إلى حالة التوازن، أي الوقت الذي يستغرقه السائل للانفصال عن المستحلب. عند وجود الكحولات الدهنية والأحماض الدهنية والأمينات الدهنية في الغشاء البيني، تزداد قوة الغشاء بشكل ملحوظ لأن الجزيئات العضوية القطبية تُشكل معقدات في الطبقة الممتزة، مما يُعزز الغشاء البيني.

تُسمى المستحلبات المكونة من مادتين أو أكثر من المواد الخافضة للتوتر السطحي بالمستحلبات المختلطة. تُمتَز المستحلبات المختلطة عند نقطة التلامس بين الماء والزيت، ويمكن للتفاعلات الجزيئية أن تُشكل مُركّبات تُخفّض التوتر السطحي بشكل ملحوظ، مما يزيد من كمية المادة المُمتَزّة ويُشكّل أغشية بينية أكثر كثافة وقوة.

تؤثر القطرات المشحونة كهربائيًا بشكل ملحوظ على استقرار المستحلبات. في المستحلبات المستقرة، تحمل القطرات عادةً شحنة كهربائية. عند استخدام المستحلبات الأيونية، يندمج الطرف الكاره للماء من المواد الخافضة للتوتر السطحي الأيونية في الطور الزيتي، بينما يبقى الطرف المحب للماء في الطور المائي، مانحًا القطرات شحنة. تُسبب الشحنات المتماثلة بين القطرات تنافرًا وتمنع الاندماج، مما يعزز الاستقرار. وبالتالي، كلما زاد تركيز أيونات المستحلب الممتصة على القطرات، زادت شحنتها وزاد استقرار المستحلب.

تؤثر لزوجة وسط التشتت أيضًا على استقرار المستحلب. عمومًا، تُحسّن الأوساط ذات اللزوجة الأعلى الاستقرار لأنها تُعيق الحركة البراونية للقطرات، مما يُبطئ احتمالية التصادم. يمكن للمواد عالية الوزن الجزيئي التي تذوب في المستحلب أن تزيد من لزوجة الوسط واستقراره. بالإضافة إلى ذلك، تُشكل هذه المواد أغشيةً بينية متينة، مما يزيد من استقرار المستحلب. في بعض الحالات، يُمكن لإضافة مساحيق صلبة أن تُثبّت المستحلبات أيضًا. إذا بُللت الجسيمات الصلبة بالكامل بالماء، وأمكن تبليلها بالزيت، فسيتم الاحتفاظ بها عند السطح البيني بين الماء والزيت. تُثبّت المساحيق الصلبة المستحلب عن طريق تعزيز الغشاء أثناء تكتله عند السطح البيني، تمامًا مثل المواد الخافضة للتوتر السطحي الممتصة.

يمكن للمواد الخافضة للتوتر السطحي أن تعزز بشكل كبير قابلية ذوبان المركبات العضوية غير القابلة للذوبان أو قليلة الذوبان في الماء بعد تشكل الميسيلات في المحلول. في هذه الحالة، يبدو المحلول صافيًا، وتُسمى هذه القدرة بالذوبان. تُسمى المواد الخافضة للتوتر السطحي التي تُعزز الذوبان بالمذيبات، بينما تُسمى المركبات العضوية التي تُذاب بالمذيبات.

08 رغوة

تلعب الرغوة دورًا محوريًا في عمليات الغسيل. وتُعرف الرغوة بأنها نظام تشتت الغاز في سائل أو صلب، حيث يكون الغاز هو الطور المشتت والسائل أو الصلب هو وسط التشتت، وتُعرف بالرغوة السائلة أو الصلبة، مثل البلاستيك الرغوي، والزجاج الرغوي، والخرسانة الرغوية.

(1) تكوين الرغوة

يشير مصطلح الرغوة إلى مجموعة من فقاعات الهواء المفصولة بأغشية سائلة. ونظرًا لاختلاف الكثافة الكبير بين الغاز (الطور المشتت) والسائل (وسط التشتت)، ولزوجة السائل المنخفضة، ترتفع فقاعات الغاز بسرعة إلى السطح. يتضمن تكوين الرغوة دمج كمية كبيرة من الغاز في السائل؛ ثم تعود الفقاعات بسرعة إلى السطح، مما يخلق مجموعة من فقاعات الهواء المفصولة بغشاء سائل ضئيل. تتميز الرغوة بخاصيتين مورفولوجية مميزتين: أولاً، غالبًا ما تتخذ فقاعات الغاز شكلًا متعدد السطوح لأن الغشاء السائل الرقيق عند تقاطع الفقاعات يميل إلى أن يصبح أرق، مما يؤدي في النهاية إلى تمزق الفقاعة. ثانيًا، لا يمكن للسوائل النقية تكوين رغوة مستقرة؛ يجب وجود مكونين على الأقل لتكوين رغوة. محلول المواد الخافضة للتوتر السطحي هو نظام نموذجي لتكوين الرغوة ترتبط قدرته على الرغوة بخصائصه الأخرى. تسمى المواد الخافضة للتوتر السطحي ذات القدرة الجيدة على الرغوة عوامل الرغوة. على الرغم من أن عوامل الرغوة تُظهر قدرات رغوة جيدة، إلا أن الرغوة التي تولدها قد لا تدوم طويلًا، مما يعني أن استقرارها غير مضمون. لتحسين استقرار الرغوة، يمكن إضافة مواد تعزز الاستقرار؛ وتسمى هذه المواد بالمثبتات، والمثبتات الشائعة تشمل لوريل دييثانولامين وأكاسيد دوديسيل ثنائي ميثيل أمين.

(2) استقرار الرغوة

الرغوة نظام غير مستقر حراريًا؛ إذ يؤدي تطورها الطبيعي إلى التمزق، مما يقلل من مساحة سطح السائل الكلية ويقلل من الطاقة الحرة. تتضمن عملية إزالة الرغوة ترقيقًا تدريجيًا للطبقة السائلة الفاصلة بين الغاز حتى يحدث التمزق. تتأثر درجة استقرار الرغوة بشكل أساسي بمعدل تصريف السائل وقوة الطبقة السائلة. تشمل العوامل المؤثرة ما يلي:

① التوتر السطحي: من منظور الطاقة، يُسهّل انخفاض التوتر السطحي تكوين الرغوة، ولكنه لا يضمن استقرارها. يشير انخفاض التوتر السطحي إلى فارق ضغط أصغر، مما يؤدي إلى بطء تصريف السائل وزيادة سماكة الغشاء السائل، وكلاهما يُسهّل الاستقرار.

② اللزوجة السطحية: العامل الرئيسي في استقرار الرغوة هو قوة الغشاء السائل، والتي تُحدد أساسًا بمتانة غشاء الامتصاص السطحي، والتي تُقاس بلزوجة السطح. تشير النتائج التجريبية إلى أن المحاليل ذات اللزوجة السطحية العالية تُنتج رغوةً تدوم طويلًا بفضل التفاعلات الجزيئية المُعززة في الغشاء الممتص، مما يزيد بشكل كبير من قوة الغشاء.

③ لزوجة المحلول: تؤدي اللزوجة العالية في السائل نفسه إلى إبطاء تصريف السائل من الغشاء، وبالتالي إطالة عمر الفيلم السائل قبل حدوث التمزق، مما يعزز استقرار الرغوة.

④ تأثير "الإصلاح" بالتوتر السطحي: يمكن للمواد الخافضة للتوتر السطحي الممتصة على الغشاء أن تُعاكس تمدد أو انكماش سطح الغشاء؛ وهذا ما يُسمى بتأثير الإصلاح. عندما تُمتص المواد الخافضة للتوتر السطحي على الغشاء السائل وتُوسّع مساحته السطحية، يُقلل ذلك من تركيز المواد الخافضة للتوتر السطحي على السطح ويزيد من التوتر السطحي؛ وفي المقابل، يؤدي الانكماش إلى زيادة تركيز المواد الخافضة للتوتر السطحي على السطح، وبالتالي يُقلل من التوتر السطحي.

⑤ انتشار الغاز عبر الغشاء السائل: بسبب الضغط الشعري، تميل الفقاعات الصغيرة إلى أن يكون لها ضغط داخلي أعلى مقارنةً بالفقاعات الكبيرة، مما يؤدي إلى انتشار الغاز من الفقاعات الصغيرة إلى الفقاعات الأكبر، مما يؤدي إلى انكماش الفقاعات الصغيرة ونمو الفقاعات الكبيرة، مما يؤدي في النهاية إلى انهيار الرغوة. يُنتج الاستخدام المنتظم للمواد الخافضة للتوتر السطحي فقاعات موحدة وموزعة بدقة، ويمنع إزالة الرغوة. مع تركيز المواد الخافضة للتوتر السطحي بإحكام على الغشاء السائل، يُعيق انتشار الغاز، مما يعزز استقرار الرغوة.

⑥ تأثير الشحنة السطحية: إذا كانت طبقة الرغوة السائلة تحمل الشحنة نفسها، فإن السطحين يتنافران، مما يمنع ترقق الطبقة أو تكسرها. يمكن للمواد الخافضة للتوتر السطحي الأيونية توفير هذا التأثير المثبت. باختصار، تُعد قوة الطبقة السائلة العامل الحاسم في تحديد استقرار الرغوة. يجب أن تُنتج المواد الخافضة للتوتر السطحي، التي تعمل كعوامل رغوة ومثبتات، جزيئات ممتصة على السطح متراصة بشكل وثيق، لأن هذا يؤثر بشكل كبير على التفاعل الجزيئي بين الطبقات، مما يعزز قوة الطبقة السطحية نفسها، وبالتالي يمنع السائل من التدفق بعيدًا عن الطبقة المجاورة، مما يزيد من إمكانية تحقيق استقرار الرغوة.

(3) تدمير الرغوة

يتضمن المبدأ الأساسي لتفكيك الرغوة تغيير الظروف المُنتجة لها أو إزالة عوامل تثبيتها، مما يؤدي إلى طرق إزالة الرغوة الفيزيائية والكيميائية. تحافظ إزالة الرغوة الفيزيائية على التركيب الكيميائي للمحلول الرغوي مع تغيير ظروف مثل الاضطرابات الخارجية، وتغيرات درجة الحرارة أو الضغط، بالإضافة إلى المعالجة بالموجات فوق الصوتية، وهي طرق فعالة لإزالة الرغوة. أما إزالة الرغوة الكيميائية فتشير إلى إضافة مواد معينة تتفاعل مع عوامل الرغوة لتقليل قوة الطبقة السائلة داخل الرغوة، مما يُقلل من ثباتها ويُحقق إزالة الرغوة. تُسمى هذه المواد مُزيلات الرغوة، ومعظمها مواد خافضة للتوتر السطحي. تتميز مُزيلات الرغوة عادةً بقدرة ملحوظة على تقليل التوتر السطحي، ويمكنها الامتزاز بسهولة على الأسطح، مع تفاعل أضعف بين الجزيئات المُكونة، مما يُؤدي إلى تكوين بنية جزيئية غير مُرتبة. تتنوع أنواع مُزيلات الرغوة، لكنها عادةً ما تكون مواد خافضة للتوتر السطحي غير أيونية، حيث تُستخدم الكحولات المتفرعة، والأحماض الدهنية، وإسترات الأحماض الدهنية، والبولي أميدات، والفوسفات، وزيوت السيليكون كمزيلات رغوة ممتازة.

(4) الرغوة والتنظيف

لا ترتبط كمية الرغوة ارتباطًا مباشرًا بفعالية التنظيف؛ فزيادة الرغوة لا تعني تنظيفًا أفضل. على سبيل المثال، قد تُنتج المواد الخافضة للتوتر السطحي غير الأيونية رغوة أقل من الصابون، ولكنها قد تتمتع بقدرات تنظيف فائقة. ومع ذلك، في ظروف معينة، يمكن للرغوة أن تساعد في إزالة الأوساخ؛ على سبيل المثال، تساعد رغوة غسل الأطباق في إزالة الشحوم، بينما يسمح تنظيف السجاد للرغوة بإزالة الأوساخ والملوثات الصلبة. علاوة على ذلك، يمكن للرغوة أن تُشير إلى فعالية المنظف؛ فالدهون الدهنية الزائدة غالبًا ما تمنع تكوين الفقاعات، مما يُسبب إما نقصًا في الرغوة أو تناقصًا في الرغوة الموجودة، مما يُشير إلى انخفاض فعالية المنظف. بالإضافة إلى ذلك، يمكن للرغوة أن تُمثل مؤشرًا على نظافة الشطف، حيث غالبًا ما تنخفض مستويات الرغوة في ماء الشطف مع انخفاض تركيزات المنظف.

09 عملية الغسيل

بشكل عام، الغسيل هو عملية إزالة المكونات غير المرغوب فيها من الشيء المراد تنظيفه لتحقيق غرض معين. وبعبارة أخرى، يشير الغسيل إلى إزالة الأوساخ من سطح المادة الحاملة. أثناء الغسيل، تعمل بعض المواد الكيميائية (مثل المنظفات) على إضعاف أو إزالة التفاعل بين الأوساخ والالمادة الحاملة، مما يحول الرابطة بين الأوساخ والالمادة الحاملة إلى رابطة بين الأوساخ والمنظف، مما يسمح بفصلهما. ونظرًا لاختلاف أنواع الأشياء المراد تنظيفها والأوساخ التي تحتاج إلى إزالتها اختلافًا كبيرًا، فإن الغسيل عملية معقدة، ويمكن تبسيطها إلى العلاقة التالية:

الناقل • الأوساخ + المنظف = الناقل + الأوساخ • المنظف. يمكن تقسيم عملية الغسيل عمومًا إلى مرحلتين:

1. يتم فصل الأوساخ عن الناقل تحت تأثير المنظف؛

٢. تتشتت الأوساخ المنفصلة وتعلق في الوسط. عملية الغسيل عكسية، أي أن الأوساخ المتشتتة أو المعلقة قد تستقر مجددًا على القطعة المنظفة. لذا، لا تقتصر المنظفات الفعالة على فصل الأوساخ عن الناقل فحسب، بل تشمل أيضًا تشتيت الأوساخ وتعليقها، مما يمنعها من الاستقرار مجددًا.

(1) أنواع الأوساخ

حتى قطعة واحدة من الملابس قد تتراكم عليها أنواع وتركيبات وكميات مختلفة من الأوساخ، حسب استخدامها. تتكون الأوساخ الزيتية بشكل رئيسي من زيوت حيوانية ونباتية متنوعة، بالإضافة إلى زيوت معدنية (مثل النفط الخام، وزيت الوقود، وقطران الفحم، إلخ)؛ أما الأوساخ الصلبة، فتشمل الجسيمات الدقيقة مثل السخام، والغبار، والصدأ، وأسود الكربون. أما أوساخ الملابس، فتنشأ من إفرازات الإنسان مثل العرق، والزهم، والدم؛ وبقع الطعام مثل بقع الفاكهة أو الزيوت والتوابل؛ وبقايا مستحضرات التجميل مثل أحمر الشفاه وطلاء الأظافر؛ والملوثات الجوية مثل الدخان، والغبار، والتربة؛ وبقع إضافية مثل الحبر، والشاي، والطلاء. ويمكن تصنيف هذا النوع من الأوساخ عمومًا إلى أنواع صلبة، وسائلة، وأنواع خاصة.

① الأوساخ الصلبة: من الأمثلة الشائعة جزيئات السخام والطين والغبار، التي غالبًا ما تكون مشحونة بشحنات سالبة، وتلتصق بسهولة بالمواد الليفية. الأوساخ الصلبة أقل قابلية للذوبان في الماء، ولكن يمكن تشتيتها وتعليقها في المنظفات. قد تكون إزالة الجزيئات التي يقل حجمها عن 0.1 ميكرومتر أمرًا صعبًا للغاية.

٢- الأوساخ السائلة: تشمل المواد الزيتية القابلة للذوبان في الزيت، بما في ذلك الزيوت الحيوانية، والأحماض الدهنية، والكحولات الدهنية، والزيوت المعدنية، وأكاسيدها. في حين أن الزيوت الحيوانية والنباتية والأحماض الدهنية تتفاعل مع القلويات لتكوين الصابون، فإن الكحولات الدهنية والزيوت المعدنية لا تخضع للتصبن، بل يمكن إذابتها بالكحولات، والإيثرات، والهيدروكربونات العضوية، ويمكن استحلابها وتشتيتها بمحاليل المنظفات. عادةً ما تلتصق الأوساخ الزيتية السائلة بشدة بالمواد الليفية نتيجةً للتفاعلات القوية.

③ الأوساخ الخاصة: تتكون هذه الفئة من البروتينات والنشويات والدم وإفرازات الإنسان كالعرق والبول، بالإضافة إلى عصائر الفاكهة والشاي. غالبًا ما تلتصق هذه المواد بقوة بالألياف من خلال التفاعلات الكيميائية، مما يجعل إزالتها أصعب. نادرًا ما توجد أنواع مختلفة من الأوساخ بشكل مستقل، بل تختلط وتلتصق بالأسطح معًا. غالبًا، تحت تأثير العوامل الخارجية، يمكن للأوساخ أن تتأكسد أو تتحلل أو تتحلل، مما يُنتج أنواعًا جديدة من الأوساخ.

(2) التصاق الأوساخ

تلتصق الأوساخ بأشياء كالملابس والجلد نتيجة تفاعلات معينة بينها. ويمكن أن تنشأ قوة الالتصاق بين الأوساخ والجسم نتيجة التصاق فيزيائي أو كيميائي.

١- الالتصاق الفيزيائي: يتطلب التصاق الأوساخ، مثل السخام والغبار والطين، تفاعلات فيزيائية ضعيفة. عمومًا، يُمكن إزالة هذه الأنواع من الأوساخ بسهولة نسبية نظرًا لضعف التصاقها، والذي ينشأ أساسًا عن القوى الميكانيكية أو الكهروستاتيكية.

أ: الالتصاق الميكانيكي**: يشير هذا عادةً إلى الأوساخ الصلبة مثل الغبار أو الرمل التي تلتصق من خلال وسائل ميكانيكية، والتي يسهل إزالتها نسبيًا، على الرغم من أن الجسيمات الأصغر حجمًا التي يقل حجمها عن 0.1 ميكرومتر يصعب تنظيفها إلى حد كبير.

ب: الالتصاق الكهروستاتيكي**: يتضمن تفاعل جزيئات الأوساخ المشحونة مع مواد ذات شحنات معاكسة؛ عادةً ما تحمل المواد الليفية شحنات سالبة، مما يسمح لها بجذب المواد الملتصقة ذات الشحنات الموجبة، مثل بعض الأملاح. مع ذلك، قد تتراكم بعض الجزيئات المشحونة سالبًا على هذه الألياف عبر جسور أيونية تُشكلها الأيونات الموجبة في المحلول.

٢- الالتصاق الكيميائي: يشير هذا إلى التصاق الأوساخ بالجسم عبر روابط كيميائية. على سبيل المثال، تميل الأوساخ الصلبة القطبية أو مواد مثل الصدأ إلى الالتصاق بقوة بفضل الروابط الكيميائية المتكونة من مجموعات وظيفية، مثل مجموعات الكربوكسيل والهيدروكسيل والأمين، الموجودة في المواد الليفية. تُنشئ هذه الروابط تفاعلات أقوى، مما يُصعّب إزالة هذه الأوساخ؛ وقد يلزم إجراء معالجات خاصة لتنظيفها بفعالية. تعتمد درجة التصاق الأوساخ على خصائص الأوساخ نفسها وخصائص السطح الذي تلتصق به.

(3) آليات إزالة الأوساخ

الهدف من الغسيل هو إزالة الأوساخ. يتضمن ذلك استخدام مختلف التأثيرات الفيزيائية والكيميائية للمنظفات لإضعاف أو إزالة الالتصاق بين الأوساخ والأشياء المغسولة، بمساعدة قوى ميكانيكية (مثل الفرك اليدوي، أو تحريك الغسالة، أو تأثير الماء)، مما يؤدي في النهاية إلى فصل الأوساخ.

① آلية إزالة الأوساخ السائلة

ج: البلل: معظم الأوساخ السائلة زيتية، وتميل إلى تبليل مختلف القطع الليفية، مُشكّلةً طبقة زيتية على أسطحها. الخطوة الأولى في الغسيل هي تأثير المنظف الذي يُسبب تبليل السطح.
ب: آلية التدحرج لإزالة الزيت: تتم الخطوة الثانية لإزالة الأوساخ السائلة من خلال عملية التدحرج. ينتشر الأوساخ السائلة كطبقة رقيقة على السطح، ثم تتدحرج تدريجيًا إلى قطرات نتيجةً لترطيب سائل الغسيل السطح الليفي، ليحل محله في النهاية سائل الغسيل.

② آلية إزالة الأوساخ الصلبة

على عكس الأوساخ السائلة، تعتمد إزالة الأوساخ الصلبة على قدرة سائل الغسيل على ترطيب كلٍّ من جزيئات الأوساخ وسطح المادة الحاملة. يُقلل امتصاص المواد الخافضة للتوتر السطحي على أسطح الأوساخ الصلبة والمادة الحاملة من قوى تفاعلهما، مما يُقلل من قوة التصاق جزيئات الأوساخ، مما يُسهّل إزالتها. علاوة على ذلك، يُمكن للمواد الخافضة للتوتر السطحي، وخاصةً الأيونية، أن تزيد من الجهد الكهربائي للأوساخ الصلبة والمادة السطحية، مما يُسهّل إزالتها.

تميل المواد الخافضة للتوتر السطحي غير الأيونية إلى الامتزاز على الأسطح الصلبة المشحونة عمومًا، ويمكنها تكوين طبقة ممتزة كبيرة، مما يقلل من إعادة توطين الأوساخ. أما المواد الخافضة للتوتر السطحي الكاتيونية، فقد تقلل من الجهد الكهربائي للأوساخ والسطح الحامل، مما يؤدي إلى انخفاض التنافر وإعاقة إزالتها.

③ إزالة الأوساخ الخاصة

قد تواجه المنظفات التقليدية صعوبة في إزالة البقع العنيدة الناتجة عن البروتينات والنشويات والدم وإفرازات الجسم. يمكن لإنزيمات مثل البروتياز إزالة بقع البروتين بفعالية عن طريق تحليلها إلى أحماض أمينية أو ببتيدات قابلة للذوبان. وبالمثل، يمكن تحليل النشويات إلى سكريات بواسطة الأميليز. تساعد الليبازات في تحليل شوائب ثلاثي أسيل الجلسرين التي غالبًا ما يصعب إزالتها بالطرق التقليدية. تتطلب بقع عصائر الفاكهة أو الشاي أو الحبر أحيانًا عوامل مؤكسدة أو مختزلة، تتفاعل مع المجموعات المُولِّدة للألوان لتحللها إلى شظايا أكثر قابلية للذوبان في الماء.

(4) آلية التنظيف الجاف

تتعلق النقاط المذكورة أعلاه بشكل أساسي بالغسيل بالماء. ومع ذلك، نظرًا لتنوع الأقمشة، قد لا تستجيب بعض المواد جيدًا للغسيل بالماء، مما يؤدي إلى تشوهها وبهتان ألوانها، وما إلى ذلك. تتمدد العديد من الألياف الطبيعية عند البلل وتنكمش بسهولة، مما يؤدي إلى تغيرات هيكلية غير مرغوب فيها. لذلك، يُفضل التنظيف الجاف، عادةً باستخدام المذيبات العضوية، لهذه المنسوجات.

التنظيف الجاف ألطف من الغسيل الرطب، إذ يُقلل من التأثير الميكانيكي الذي قد يُتلف الملابس. لإزالة الأوساخ بفعالية في التنظيف الجاف، تُصنف الأوساخ إلى ثلاثة أنواع رئيسية:

① الأوساخ القابلة للذوبان في الزيت: تشمل الزيوت والدهون، والتي تذوب بسهولة في مذيبات التنظيف الجاف.

② الأوساخ القابلة للذوبان في الماء: يمكن لهذا النوع أن يذوب في الماء ولكن ليس في مذيبات التنظيف الجاف، التي تتكون من الأملاح غير العضوية والنشويات والبروتينات، والتي قد تتبلور بمجرد تبخر الماء.

③ الأوساخ التي لا تذوب في الزيت أو الماء: يشمل ذلك مواد مثل الكربون الأسود والسيليكات المعدنية التي لا تذوب في أي من الوسطين.

يتطلب كل نوع من أنواع الأوساخ استراتيجيات مختلفة لإزالتها بفعالية أثناء التنظيف الجاف. تُزال الأوساخ القابلة للذوبان في الزيت بطريقة منهجية باستخدام المذيبات العضوية نظرًا لذوبانها الممتاز في المذيبات غير القطبية. أما بالنسبة للبقع القابلة للذوبان في الماء، فيجب أن يحتوي عامل التنظيف الجاف على كمية كافية من الماء، إذ يُعد الماء أساسيًا لإزالة الأوساخ بفعالية. ولسوء الحظ، نظرًا لضعف ذوبان الماء في عوامل التنظيف الجاف، غالبًا ما تُضاف المواد الخافضة للتوتر السطحي للمساعدة في دمج الماء.

تُعزز المواد الخافضة للتوتر السطحي امتصاص الماء لمادة التنظيف، وتساعد على ضمان إذابة الشوائب القابلة للذوبان في الماء داخل الميسيلات. كما تمنع المواد الخافضة للتوتر السطحي الأوساخ من تكوين رواسب جديدة بعد الغسيل، مما يُعزز فعالية التنظيف. إضافة كمية قليلة من الماء ضرورية لإزالة هذه الشوائب، لكن الكميات الزائدة قد تُسبب تشوهًا للنسيج، مما يستلزم توازن محتوى الماء في محاليل التنظيف الجاف.

(5) العوامل المؤثرة على عملية الغسيل

يُعدّ امتصاص المواد الخافضة للتوتر السطحي على الأسطح، وما ينتج عنه من انخفاض في توتر السطح، أمرًا بالغ الأهمية لإزالة الأوساخ السائلة أو الصلبة. ومع ذلك، فإن عملية الغسيل معقدة بطبيعتها، وتتأثر بعوامل عديدة، حتى في أنواع المنظفات المتشابهة. تشمل هذه العوامل تركيز المنظف، ودرجة الحرارة، وخصائص الأوساخ، وأنواع الألياف، وبنية القماش.

١- تركيز المواد الخافضة للتوتر السطحي: تلعب الميسيلات التي تُكوّنها المواد الخافضة للتوتر السطحي دورًا محوريًا في الغسيل. تزداد كفاءة الغسيل بشكل كبير بمجرد تجاوز التركيز التركيز الحرج للميسيلات (CMC)، لذا يجب استخدام المنظفات بتركيزات أعلى من CMC لغسيل فعال. مع ذلك، فإن تركيزات المنظفات التي تزيد عن CMC تُقلل من عوائدها، مما يجعل التركيز الزائد غير ضروري.

٢- تأثير درجة الحرارة: تؤثر درجة الحرارة بشكل كبير على فعالية التنظيف. عمومًا، تُسهّل درجات الحرارة المرتفعة إزالة الأوساخ؛ إلا أن الحرارة الزائدة قد تُسبب آثارًا جانبية. يُساعد رفع درجة الحرارة على تشتيت الأوساخ، وقد يُسهّل استحلاب الأوساخ الزيتية. مع ذلك، في الأقمشة المنسوجة بإحكام، قد تُؤدي زيادة درجة الحرارة إلى انتفاخ الألياف، مما يُقلل من فعالية الإزالة دون قصد.

تؤثر تقلبات درجة الحرارة أيضًا على ذوبان المواد الخافضة للتوتر السطحي، ونسبة CMC، وعدد الميسيلات، مما يؤثر على كفاءة التنظيف. بالنسبة للعديد من المواد الخافضة للتوتر السطحي طويلة السلسلة، تُقلل درجات الحرارة المنخفضة من ذوبانيتها، وأحيانًا تنخفض عن نسبة CMC الخاصة بها؛ لذا، قد يلزم التسخين المناسب لتحقيق الأداء الأمثل. يختلف تأثير درجة الحرارة على CMC والميسيلات بين المواد الخافضة للتوتر السطحي الأيونية وغير الأيونية: فزيادة درجة الحرارة عادةً ما ترفع نسبة CMC للمواد الخافضة للتوتر السطحي الأيونية، مما يتطلب تعديل التركيز.

③ الرغوة: هناك اعتقاد خاطئ شائع يربط بين قدرة الرغوة وفعالية الغسيل، فزيادة الرغوة لا تعني غسيلًا فائق الجودة. تشير الأدلة التجريبية إلى أن المنظفات قليلة الرغوة يمكن أن تكون بنفس الفعالية. مع ذلك، قد تساعد الرغوة في إزالة الأوساخ في بعض الاستخدامات، مثل غسل الأطباق، حيث تساعد الرغوة على إزالة الشحوم، أو في تنظيف السجاد، حيث ترفع الأوساخ. علاوة على ذلك، قد يشير وجود الرغوة إلى فعالية المنظفات؛ فالدهون الزائدة قد تمنع تكوين الرغوة، بينما يدل تناقص الرغوة على انخفاض تركيز المنظف.

④ نوع الألياف وخصائص النسيج: إلى جانب التركيب الكيميائي، يؤثر مظهر الألياف وتنظيمها على التصاق الأوساخ وصعوبة إزالتها. تميل الألياف ذات التركيب الخشن أو المسطح، مثل الصوف أو القطن، إلى حبس الأوساخ بسهولة أكبر من الألياف الناعمة. قد تقاوم الأقمشة المنسوجة بإحكام تراكم الأوساخ في البداية، ولكنها قد تعيق فعالية غسلها نظرًا لصعوبة الوصول إلى الأوساخ العالقة.

⑤ صلابة الماء: تؤثر تركيزات Ca²⁺ وMg²⁺ وأيونات معدنية أخرى بشكل كبير على نتائج الغسيل، وخاصةً مع المواد الخافضة للتوتر السطحي الأنيونية، والتي قد تُشكل أملاحًا غير قابلة للذوبان تُقلل من فعالية التنظيف. في الماء العسر، حتى مع تركيز كافٍ من المواد الخافضة للتوتر السطحي، تقل فعالية التنظيف مقارنةً بالماء المقطر. لتحقيق أفضل أداء للمواد الخافضة للتوتر السطحي، يجب تقليل تركيز Ca²⁺ إلى أقل من 1×10⁻⁶ مول/لتر (CaCO₃ أقل من 0.1 ملغ/لتر)، مما يستلزم غالبًا إضافة عوامل مُليّنة للماء إلى تركيبات المنظفات.