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Les 9 principales relations entre les tensioactifs et les usines de teinture

01 Tension superficielle

La force qui agit pour contracter la surface d'un liquide par unité de longueur est appelée tension superficielle, mesurée en N·m⁻¹.

02 Activité de surface et tensioactifs

La propriété qui réduit la tension superficielle d'un solvant est appelée activité de surface, et les substances qui possèdent cette propriété sont appelées substances tensioactives. Les tensioactifs sont des substances tensioactives capables de former des agrégats dans des solutions aqueuses, telles que des micelles, et présentent une activité de surface élevée ainsi que des fonctions telles que mouillantes, émulsifiantes, moussantes et lavantes.

03 Caractéristiques de la structure moléculaire des tensioactifs

Les tensioactifs sont des composés organiques dotés de structures et de propriétés particulières. Ils peuvent modifier significativement la tension interfaciale entre deux phases ou la tension superficielle des liquides (généralement l'eau), présentant des propriétés telles que mouillantes, moussantes, émulsifiantes et lavantes. Structurellement, les tensioactifs partagent la caractéristique commune de contenir deux types de groupes différents au sein de leurs molécules : une extrémité possède un groupe apolaire à longue chaîne, soluble dans l'huile mais insoluble dans l'eau, appelé groupe hydrophobe. Ce groupe hydrophobe est généralement un hydrocarbure à longue chaîne, bien qu'il puisse parfois être constitué de fluorures organiques, de silicium organique, de phosphines organiques ou de chaînes organostanniques. L'autre extrémité possède un groupe hydrosoluble, appelé groupe hydrophile. Ce groupe hydrophile doit avoir une hydrophilie suffisante pour que le tensioactif entier puisse se dissoudre dans l'eau et possède la solubilité nécessaire. Comme les tensioactifs contiennent à la fois des groupes hydrophiles et hydrophobes, ils peuvent se dissoudre dans au moins une phase du milieu liquide. Cette double affinité des tensioactifs est appelée amphiphilie.

04 types de tensioactifs

Les tensioactifs sont des molécules amphiphiles possédant des groupes hydrophobes et hydrophiles. Le groupe hydrophobe est généralement composé d'hydrocarbures à longue chaîne, tels que les alcanes linéaires (C8-C20), les alcanes ramifiés (C8-C20) ou les alkylbenzènes (nombre d'atomes de carbone alkyle 8-16). Les différences entre les groupes hydrophobes proviennent principalement des variations structurelles des chaînes carbonées. Cependant, la diversité des groupes hydrophiles est bien plus grande ; les propriétés des tensioactifs sont donc liées non seulement à la taille et à la forme du groupe hydrophobe, mais aussi en grande partie au groupe hydrophile. Les tensioactifs peuvent être classés selon la structure du groupe hydrophile, principalement selon son caractère ionique, en tensioactifs anioniques, cationiques, non ioniques, zwitterioniques et autres types spécifiques.

05 Propriétés des solutions tensioactives

1Adsorption à l'interface

Les molécules de tensioactifs contiennent des groupes hydrophiles et hydrophobes. L'eau, liquide fortement polaire, lorsque les tensioactifs s'y dissolvent, le principe suivant s'applique : « les polarités similaires s'attirent ; les polarités différentes se repoussent ». Son groupe hydrophile interagit avec l'eau, la rendant soluble, tandis que son groupe hydrophobe la repousse et sort de la phase aqueuse. Les molécules (ou ions) de tensioactifs s'adsorbent alors à l'interface, réduisant ainsi la tension interfaciale entre les deux phases. Plus le nombre de molécules (ou d'ions) de tensioactifs adsorbés à l'interface est élevé, plus la tension interfaciale diminue.

2 Propriétés des films adsorbés

Pression superficielle du film adsorbé : Les tensioactifs forment des films adsorbés à l'interface gaz-liquide. Par exemple, placer un flotteur coulissant sans frottement à l'interface d'un liquide crée une pression contre le flotteur lorsque le film est poussé à la surface du liquide. Cette pression est appelée pression superficielle.

Viscosité superficielle : Tout comme la pression superficielle, la viscosité superficielle est une propriété des films moléculaires insolubles. En suspendant un anneau de platine sur un fil métallique fin de manière à ce qu'il touche la surface de l'eau dans un réservoir, la rotation de l'anneau de platine démontre une résistance due à la viscosité de l'eau. La décroissance d'amplitude observée permet de mesurer la viscosité superficielle ; la différence de vitesse de décroissance entre l'eau pure et celle contenant un film superficiel fournit la viscosité de ce dernier. La viscosité superficielle est étroitement liée à la fermeté du film ; comme les films adsorbés possèdent une pression superficielle et une viscosité, ils sont nécessairement élastiques. Plus la pression superficielle et la viscosité du film adsorbé sont élevées, plus son module d'élasticité est élevé.

③ Formation de micelles

Le comportement des tensioactifs en solution diluée obéit aux normes de la solution idéale. La quantité de tensioactif adsorbée à la surface de la solution augmente avec la concentration de la solution jusqu'à atteindre une certaine concentration, après quoi l'adsorption cesse. À ce stade, les molécules de tensioactif en excès sont dispersées de manière aléatoire ou structurées. Des données pratiques et théoriques indiquent qu'elles forment des agrégats dans la solution, appelés micelles. La concentration minimale à laquelle les tensioactifs commencent à former des micelles est appelée concentration micellaire critique (CMC).

06 Valeur d'équilibre hydrophile-lipophile (HLB)

Le HLB (Hydrophilie-Lipophile Balance) indique l'équilibre entre les groupes hydrophiles et lipophiles des tensioactifs. Une valeur HLB élevée suggère une forte hydrophilie et une faible lipophilie, tandis que l'inverse est vrai pour des valeurs HLB faibles.

1 Spécification des valeurs HLB** :La valeur HLB est relative ; par conséquent, pour établir ces valeurs, la norme pour une substance non hydrophile, comme la paraffine, est fixée à 0, tandis que le dodécylsulfate de sodium, très hydrosoluble, se voit attribuer un HLB de 40. Par conséquent, les valeurs HLB des tensioactifs se situent généralement entre 1 et 40. Les tensioactifs dont le HLB est inférieur à 10 sont lipophiles, et ceux dont le HLB est supérieur à 10 sont hydrophiles. Par conséquent, le point d'inflexion entre lipophilie et hydrophilie se situe autour de 10. Les utilisations potentielles des tensioactifs peuvent être déduites approximativement de leurs valeurs HLB.

HLB

Applications

HLB

Applications

1,5 à 3

Agents anti-mousse de type E/H

8 à 18 ans

Émulsifiants de type H/E

3,5 à 6

Émulsifiants de type eau/huile

13~15

Détergents

7 à 9

Agents mouillants

15 à 18 ans

Solubilisants

Selon le tableau, les tensioactifs adaptés à une utilisation comme émulsifiants huile dans eau ont une valeur HLB de 3,5 à 6, tandis que ceux des émulsifiants eau dans huile se situent entre 8 et 18.

2 Détermination des valeurs HLB (omises).

07 Émulsification et solubilisation

Une émulsion est un système formé par la dispersion d'un liquide non miscible dans un autre sous forme de fines particules (gouttelettes ou cristaux liquides). L'émulsifiant, un tensioactif, est essentiel à la stabilisation de ce système thermodynamiquement instable en diminuant l'énergie interfaciale. La phase présente sous forme de gouttelettes dans l'émulsion est appelée phase dispersée (ou phase interne), tandis que la phase formant une couche continue est appelée milieu de dispersion (ou phase externe).

1 Émulsifiants et émulsions

Les émulsions courantes sont souvent constituées d'une phase aqueuse ou en solution aqueuse, et d'une phase organique, comme les huiles ou les cires. Selon leur dispersion, les émulsions peuvent être classées en émulsions eau-dans-huile (E/H), où l'huile est dispersée dans l'eau, ou huile-dans-eau (H/E), où l'eau est dispersée dans l'huile. De plus, des émulsions complexes comme E/H/E ou H/E/H peuvent exister. Les émulsifiants stabilisent les émulsions en abaissant la tension interfaciale et en formant des membranes monomoléculaires. Un émulsifiant doit s'adsorber ou s'accumuler à l'interface pour abaisser la tension interfaciale et conférer des charges aux gouttelettes, générant ainsi une répulsion électrostatique, ou former un film protecteur à haute viscosité autour des particules. Par conséquent, les substances utilisées comme émulsifiants doivent posséder des groupes amphiphiles, que les tensioactifs peuvent fournir.

2 Méthodes de préparation des émulsions et facteurs influençant la stabilité

Il existe deux principales méthodes de préparation des émulsions : les méthodes mécaniques dispersent les liquides en minuscules particules dans un autre liquide, tandis que la seconde méthode consiste à dissoudre les liquides sous forme moléculaire dans un autre liquide et à les agréger. La stabilité d'une émulsion fait référence à sa capacité à résister à l'agrégation des particules, ce qui conduit à une séparation de phases. Les émulsions sont des systèmes thermodynamiquement instables dotés d'une énergie libre plus élevée ; leur stabilité reflète donc le temps nécessaire pour atteindre l'équilibre, c'est-à-dire le temps nécessaire à un liquide pour se séparer de l'émulsion. Lorsque des alcools gras, des acides gras et des amines grasses sont présents dans le film interfacial, la résistance de la membrane augmente considérablement, car des molécules organiques polaires forment des complexes dans la couche adsorbée, renforçant ainsi la membrane interfaciale.

Les émulsifiants composés de deux tensioactifs ou plus sont appelés émulsifiants mixtes. Ces émulsifiants s'adsorbent à l'interface eau-huile, et les interactions moléculaires peuvent former des complexes qui réduisent significativement la tension interfaciale, augmentant ainsi la quantité d'adsorbat et formant des membranes interfaciales plus denses et plus résistantes.

Les gouttelettes chargées électriquement influencent considérablement la stabilité des émulsions. Dans les émulsions stables, les gouttelettes portent généralement une charge électrique. Avec l'utilisation d'émulsifiants ioniques, l'extrémité hydrophobe des tensioactifs ioniques est incorporée à la phase huileuse, tandis que l'extrémité hydrophile reste dans la phase aqueuse, conférant ainsi une charge aux gouttelettes. Les charges identiques entre les gouttelettes provoquent une répulsion et empêchent la coalescence, ce qui améliore la stabilité. Ainsi, plus la concentration d'ions émulsifiants adsorbés sur les gouttelettes est élevée, plus leur charge est élevée et plus l'émulsion est stable.

La viscosité du milieu de dispersion influence également la stabilité de l'émulsion. En général, les milieux à viscosité élevée améliorent la stabilité car ils freinent davantage le mouvement brownien des gouttelettes, réduisant ainsi le risque de collisions. Les substances de haut poids moléculaire qui se dissolvent dans l'émulsion peuvent augmenter la viscosité et la stabilité du milieu. De plus, elles peuvent former des membranes interfaciales robustes, stabilisant ainsi davantage l'émulsion. Dans certains cas, l'ajout de poudres solides peut également stabiliser les émulsions. Si les particules solides sont entièrement mouillées par l'eau et peuvent être mouillées par l'huile, elles seront retenues à l'interface eau-huile. Les poudres solides stabilisent l'émulsion en renforçant le film lorsqu'elles s'agglutinent à l'interface, à la manière des tensioactifs adsorbés.

Les tensioactifs peuvent améliorer significativement la solubilité des composés organiques insolubles ou légèrement solubles dans l'eau après la formation de micelles dans la solution. À ce stade, la solution apparaît limpide, et cette capacité est appelée solubilisation. Les tensioactifs favorisant la solubilisation sont appelés solubilisants, tandis que les composés organiques solubilisés sont appelés solubilats.

08 Mousse

La mousse joue un rôle crucial dans les procédés de lavage. Elle désigne un système dispersif de gaz dispersé dans un liquide ou un solide, le gaz constituant la phase dispersée et le liquide ou le solide servant de milieu de dispersion. On parle alors de mousse liquide ou solide, comme les mousses plastiques, le verre cellulaire et le béton cellulaire.

(1) Formation de mousse

Le terme mousse désigne un ensemble de bulles d'air séparées par des films liquides. En raison de la différence considérable de densité entre le gaz (phase dispersée) et le liquide (milieu de dispersion), ainsi que de la faible viscosité du liquide, les bulles de gaz remontent rapidement à la surface. La formation de mousse implique l'incorporation d'une grande quantité de gaz dans le liquide ; les bulles remontent ensuite rapidement à la surface, créant un agrégat de bulles d'air séparées par un film liquide minimal. La mousse présente deux caractéristiques morphologiques distinctes : premièrement, les bulles de gaz prennent souvent une forme polyédrique, car le film liquide à l'intersection des bulles tend à s'amincir, ce qui entraîne finalement leur rupture. Deuxièmement, les liquides purs ne peuvent pas former de mousse stable ; au moins deux composants doivent être présents pour créer une mousse. Une solution de tensioactif est un système moussant typique dont la capacité moussante est liée à ses autres propriétés. Les tensioactifs ayant un bon pouvoir moussant sont appelés agents moussants. Bien que les agents moussants présentent de bonnes capacités moussantes, la mousse qu'ils génèrent peut ne pas durer longtemps, ce qui signifie que leur stabilité n'est pas garantie. Pour améliorer la stabilité de la mousse, des substances améliorant la stabilité peuvent être ajoutées ; ceux-ci sont appelés stabilisants, les stabilisants courants comprenant la lauryldiéthanolamine et les oxydes de dodécyldiméthylamine.

(2) Stabilité de la mousse

La mousse est un système thermodynamiquement instable ; sa progression naturelle conduit à la rupture, réduisant ainsi la surface liquide et l'énergie libre. Le processus de démoussage implique l'amincissement progressif du film liquide séparant le gaz jusqu'à la rupture. Le degré de stabilité de la mousse dépend principalement de la vitesse d'écoulement du liquide et de la résistance du film liquide. Les facteurs influents comprennent :

1. Tension superficielle : D’un point de vue énergétique, une tension superficielle plus faible favorise la formation de mousse, mais ne garantit pas sa stabilité. Une faible tension superficielle indique une différence de pression plus faible, ce qui ralentit le drainage du liquide et l’épaississement du film liquide, deux facteurs qui favorisent la stabilité.

2. Viscosité superficielle : Le facteur clé de la stabilité de la mousse est la résistance du film liquide, principalement déterminée par la robustesse du film d'adsorption superficiel, mesurée par la viscosité superficielle. Les résultats expérimentaux indiquent que les solutions à viscosité superficielle élevée produisent une mousse plus durable grâce à des interactions moléculaires améliorées au sein du film adsorbé, qui augmentent significativement la résistance de la membrane.

③ Viscosité de la solution : une viscosité plus élevée dans le liquide lui-même ralentit le drainage du liquide de la membrane, prolongeant ainsi la durée de vie du film liquide avant que la rupture ne se produise, améliorant ainsi la stabilité de la mousse.

④ Action réparatrice de la tension superficielle : Les tensioactifs adsorbés sur la membrane peuvent contrecarrer la dilatation ou la contraction de la surface du film ; c'est ce qu'on appelle l'action réparatrice. Lorsque les tensioactifs adsorbés sur le film liquide augmentent sa surface, leur concentration en tensioactifs diminue et la tension superficielle augmente. À l'inverse, leur contraction entraîne une augmentation de la concentration en tensioactifs et, par conséquent, une diminution de la tension superficielle.

⑤ Diffusion de gaz à travers le film liquide : En raison de la pression capillaire, les petites bulles ont tendance à avoir une pression interne plus élevée que les grosses, ce qui entraîne la diffusion de gaz des petites bulles vers les grosses, provoquant ainsi le rétrécissement des petites bulles et la croissance des grosses, entraînant ainsi l'effondrement de la mousse. L'application régulière de tensioactifs crée des bulles uniformes et finement réparties et prévient le démoussage. La concentration des tensioactifs dans le film liquide entrave la diffusion de gaz, améliorant ainsi la stabilité de la mousse.

6. Effet de la charge de surface : Si le film liquide de mousse porte la même charge, les deux surfaces se repoussent, empêchant ainsi le film de s'amincir ou de se rompre. Les tensioactifs ioniques peuvent assurer cet effet stabilisateur. En résumé, la résistance du film liquide est un facteur crucial pour la stabilité de la mousse. Les tensioactifs, agents moussants et stabilisants, doivent former des molécules absorbées en surface très compactes, ce qui a un impact significatif sur les interactions moléculaires interfaciales, renforçant la résistance du film de surface et empêchant ainsi le liquide de s'écouler du film adjacent, améliorant ainsi la stabilité de la mousse.

(3) Destruction de la mousse

Le principe fondamental de la destruction de la mousse consiste à modifier les conditions de production ou à éliminer les facteurs de stabilisation de la mousse, ce qui conduit à des méthodes de démoussage physique et chimique. Le démoussage physique maintient la composition chimique de la solution mousseuse tout en modifiant les conditions telles que les perturbations externes, les variations de température ou de pression, ainsi que le traitement par ultrasons, autant de méthodes efficaces pour éliminer la mousse. Le démoussage chimique consiste à ajouter certaines substances qui interagissent avec les agents moussants afin de réduire la résistance du film liquide au sein de la mousse, réduisant ainsi sa stabilité et provoquant ainsi le démoussage. Ces substances sont appelées antimousses, et la plupart sont des tensioactifs. Ces agents possèdent généralement une capacité notable à réduire la tension superficielle et peuvent facilement s'adsorber sur les surfaces, avec une interaction plus faible entre les molécules constitutives, créant ainsi une structure moléculaire lâche. Les types d'antimousses sont variés, mais il s'agit généralement de tensioactifs non ioniques, les alcools ramifiés, les acides gras, les esters d'acides gras, les polyamides, les phosphates et les huiles de silicone étant couramment utilisés comme excellents antimousses.

(4) Mousse et nettoyage

La quantité de mousse n'est pas directement liée à l'efficacité du nettoyage ; une quantité importante de mousse ne garantit pas un meilleur nettoyage. Par exemple, les tensioactifs non ioniques peuvent produire moins de mousse que le savon, mais ils peuvent avoir des propriétés nettoyantes supérieures. Cependant, dans certaines conditions, la mousse peut contribuer à éliminer la saleté ; par exemple, la mousse de la vaisselle aide à éliminer la graisse, tandis que le nettoyage des tapis permet à la mousse d'éliminer la saleté et les contaminants solides. De plus, la mousse peut indiquer l'efficacité du détergent ; un excès de graisse empêche souvent la formation de bulles, ce qui entraîne soit un manque de mousse, soit une diminution de la mousse existante, signe d'une faible efficacité du détergent. Enfin, la mousse peut servir d'indicateur de la propreté du rinçage, car la quantité de mousse dans l'eau de rinçage diminue souvent avec la concentration de détergent.

09 Processus de lavage

En termes généraux, le lavage consiste à éliminer les composants indésirables de l'objet à nettoyer afin d'atteindre un objectif précis. En termes courants, le lavage désigne l'élimination de la saleté de la surface du support. Lors du lavage, certaines substances chimiques (comme les détergents) affaiblissent ou suppriment l'interaction entre la saleté et le support, transformant la liaison entre la saleté et le support en une liaison entre la saleté et le détergent, permettant ainsi leur séparation. Étant donné la grande diversité des objets à nettoyer et des saletés à éliminer, le lavage est un processus complexe, qui peut être simplifié par la relation suivante :

Agent de lavage • Saleté + Détergent = Agent de lavage + Saleté • Détergent. Le processus de lavage se divise généralement en deux étapes :

1. La saleté est séparée du support sous l'action du détergent ;

2. La saleté séparée est dispersée et mise en suspension dans le support. Le processus de lavage est réversible, ce qui signifie que la saleté dispersée ou en suspension peut potentiellement se redéposer sur l'objet nettoyé. Ainsi, des détergents efficaces doivent non seulement pouvoir détacher la saleté du support, mais aussi la disperser et la mettre en suspension, l'empêchant ainsi de se redéposer.

(1) Types de saleté

Un seul objet peut accumuler différents types, compositions et quantités de saletés selon son utilisation. Les saletés huileuses se composent principalement d'huiles animales et végétales, ainsi que d'huiles minérales (comme le pétrole brut, le fioul, le goudron de houille, etc.) ; les saletés solides comprennent des particules comme la suie, la poussière, la rouille et le noir de carbone. Concernant les vêtements, elles peuvent provenir de sécrétions humaines comme la sueur, le sébum et le sang ; de taches alimentaires comme les taches de fruits, d'huile et d'assaisonnements ; de résidus de cosmétiques comme le rouge à lèvres et le vernis à ongles ; de polluants atmosphériques comme la fumée, la poussière et la terre ; et d'autres taches comme l'encre, le thé et la peinture. Ces saletés peuvent généralement être classées en solides, liquides et spéciales.

1. Saleté solide : Exemples courants : suie, boue et particules de poussière, dont la plupart ont tendance à avoir des charges, souvent négatives, qui adhèrent facilement aux matériaux fibreux. La saleté solide est généralement moins soluble dans l’eau, mais peut être dispersée et mise en suspension dans les détergents. Les particules inférieures à 0,1 µm peuvent être particulièrement difficiles à éliminer.

2. Saletés liquides : Elles comprennent les substances huileuses liposolubles, notamment les huiles animales, les acides gras, les alcools gras, les huiles minérales et leurs oxydes. Si les huiles animales et végétales et les acides gras peuvent réagir avec les alcalis pour former des savons, les alcools gras et les huiles minérales ne subissent pas de saponification, mais peuvent être dissous par les alcools, les éthers et les hydrocarbures organiques, et peuvent être émulsifiés et dispersés par les solutions détergentes. Les saletés liquides huileuses adhèrent généralement fermement aux matériaux fibreux grâce à de fortes interactions.

③ Saletés particulières : Cette catégorie comprend les protéines, les amidons, le sang et les sécrétions humaines comme la sueur et l’urine, ainsi que les jus de fruits et de thé. Ces substances se lient souvent fermement aux fibres par des interactions chimiques, ce qui les rend plus difficiles à éliminer. Les différents types de saletés existent rarement indépendamment ; ils se mélangent et adhèrent aux surfaces. Souvent, sous l’effet d’influences extérieures, la saleté peut s’oxyder, se décomposer ou se décomposer, produisant de nouvelles formes de saleté.

(2) Adhérence de la saleté

La saleté adhère aux matériaux comme les vêtements et la peau grâce à certaines interactions entre l'objet et la saleté. La force d'adhérence entre la saleté et l'objet peut résulter d'une adhésion physique ou chimique.

1 Adhérence physique : L'adhérence des saletés telles que la suie, la poussière et la boue implique généralement de faibles interactions physiques. En général, ces types de saletés s'éliminent relativement facilement grâce à leur faible adhérence, principalement due à des forces mécaniques ou électrostatiques.

A : Adhérence mécanique** : Cela fait généralement référence à la saleté solide comme la poussière ou le sable qui adhère par des moyens mécaniques, ce qui est relativement facile à éliminer, bien que les particules plus petites de moins de 0,1 μm soient assez difficiles à nettoyer.

B : Adhésion électrostatique** : Il s'agit d'interactions entre des particules de saleté chargées et des matériaux de charge opposée ; les matériaux fibreux sont généralement chargés négativement, ce qui leur permet d'attirer des adhérents chargés positivement, comme certains sels. Certaines particules chargées négativement peuvent néanmoins s'accumuler sur ces fibres via des ponts ioniques formés par les ions positifs présents dans la solution.

2 Adhérence chimique : Il s’agit de l’adhérence de la saleté à un objet par des liaisons chimiques. Par exemple, la saleté solide polaire ou les matériaux comme la rouille ont tendance à adhérer fermement grâce aux liaisons chimiques formées avec des groupes fonctionnels tels que les groupes carboxyle, hydroxyle ou amine présents dans les matériaux fibreux. Ces liaisons créent des interactions plus fortes, ce qui rend l’élimination de cette saleté plus difficile ; des traitements spécifiques peuvent être nécessaires pour un nettoyage efficace. Le degré d’adhérence de la saleté dépend à la fois des propriétés de la saleté elle-même et de celles de la surface à laquelle elle adhère.

(3) Mécanismes d'élimination de la saleté

L'objectif du lavage est d'éliminer la saleté. Cela implique l'utilisation des diverses actions physiques et chimiques des détergents pour affaiblir ou éliminer l'adhérence entre la saleté et les articles lavés, grâce à des forces mécaniques (comme le frottement manuel, l'agitation en machine ou l'impact de l'eau), ce qui conduit finalement à la séparation de la saleté.

1 Mécanisme d'élimination de la saleté liquide

R : Humidité : La plupart des saletés liquides sont huileuses et ont tendance à mouiller les objets fibreux, formant un film huileux à leur surface. La première étape du lavage est l'action du détergent, qui provoque le mouillage de la surface.
B : Mécanisme d'enroulement pour l'élimination de l'huile : La deuxième étape de l'élimination des impuretés liquides se déroule par enroulement. Les impuretés liquides qui s'étalent en film à la surface roulent progressivement en gouttelettes grâce au mouillage préférentiel de la surface fibreuse par le liquide de lavage, avant d'être finalement remplacées par le liquide de lavage.

2 Mécanisme d'élimination des saletés solides

Contrairement aux salissures liquides, l'élimination des salissures solides repose sur la capacité du liquide de lavage à mouiller à la fois les particules de saleté et la surface du support. L'adsorption des tensioactifs à la surface des salissures solides et du support réduit leurs forces d'interaction, diminuant ainsi la force d'adhérence des particules de saleté, facilitant ainsi leur élimination. De plus, les tensioactifs, notamment ioniques, peuvent augmenter le potentiel électrique des salissures solides et de la surface du support, facilitant ainsi leur élimination.

Les tensioactifs non ioniques ont tendance à s'adsorber sur les surfaces solides généralement chargées et peuvent former une couche adsorbée importante, réduisant ainsi la rémanence des impuretés. En revanche, les tensioactifs cationiques peuvent réduire le potentiel électrique des impuretés et de la surface porteuse, ce qui diminue la répulsion et entrave leur élimination.

③ Élimination des saletés spéciales

Les détergents classiques peuvent être efficaces contre les taches tenaces de protéines, d'amidon, de sang et de sécrétions corporelles. Des enzymes comme la protéase peuvent éliminer efficacement les taches de protéines en les décomposant en acides aminés ou peptides solubles. De même, l'amylase peut décomposer les amidons en sucres. Les lipases peuvent contribuer à la décomposition des impuretés de triacylglycérol, souvent difficiles à éliminer par les moyens conventionnels. Les taches de jus de fruits, de thé ou d'encre nécessitent parfois l'utilisation d'agents oxydants ou réducteurs, qui réagissent avec les groupes colorants pour les dégrader en fragments plus solubles dans l'eau.

(4) Mécanisme de nettoyage à sec

Les points mentionnés ci-dessus concernent principalement le lavage à l'eau. Cependant, en raison de la diversité des tissus, certains peuvent mal réagir au lavage à l'eau, entraînant déformation, décoloration, etc. De nombreuses fibres naturelles se dilatent à l'humidité et rétrécissent facilement, entraînant des modifications structurelles indésirables. C'est pourquoi le nettoyage à sec, généralement à l'aide de solvants organiques, est souvent privilégié pour ces textiles.

Le nettoyage à sec est plus doux que le lavage à l'eau, car il minimise l'action mécanique susceptible d'endommager les vêtements. Pour une élimination efficace de la saleté lors du nettoyage à sec, on distingue trois principaux types de saleté :

1 Saleté soluble dans l’huile : Cela comprend les huiles et les graisses, qui se dissolvent facilement dans les solvants de nettoyage à sec.

2. Saleté soluble dans l'eau : ce type peut se dissoudre dans l'eau mais pas dans les solvants de nettoyage à sec, comprenant des sels inorganiques, des amidons et des protéines, qui peuvent cristalliser une fois l'eau évaporée.

③ Saleté qui n’est ni soluble dans l’huile ni soluble dans l’eau : Cela comprend des substances comme le noir de carbone et les silicates métalliques qui ne se dissolvent dans aucun des deux milieux.

Chaque type de saleté nécessite des stratégies différentes pour une élimination efficace lors du nettoyage à sec. Les saletés liposolubles sont éliminées méthodiquement à l'aide de solvants organiques, en raison de leur excellente solubilité dans les solvants apolaires. Pour les taches hydrosolubles, une quantité suffisante d'eau doit être présente dans le produit de nettoyage à sec, car l'eau est essentielle à une élimination efficace de la saleté. Malheureusement, l'eau étant peu soluble dans les produits de nettoyage à sec, des tensioactifs sont souvent ajoutés pour faciliter l'intégration de l'eau.

Les tensioactifs améliorent la capacité d'absorption de l'eau par le produit nettoyant et contribuent à la solubilisation des impuretés hydrosolubles dans les micelles. De plus, ils peuvent empêcher la formation de nouveaux dépôts de saleté après le lavage, améliorant ainsi l'efficacité du nettoyage. Un léger ajout d'eau est essentiel pour éliminer ces impuretés, mais une quantité excessive peut déformer le tissu, d'où la nécessité d'une teneur en eau équilibrée dans les solutions de nettoyage à sec.

(5) Facteurs influençant l'action de lavage

L'adsorption des tensioactifs sur les interfaces et la réduction de la tension interfaciale qui en résulte sont essentielles pour éliminer les salissures liquides ou solides. Cependant, le lavage est intrinsèquement complexe et influencé par de nombreux facteurs, même pour des détergents similaires. Ces facteurs incluent la concentration du détergent, la température, les propriétés de la salissure, le type de fibres et la structure du tissu.

1. Concentration en tensioactifs : Les micelles formées par les tensioactifs jouent un rôle essentiel dans le lavage. L'efficacité du lavage augmente considérablement lorsque la concentration dépasse la concentration micellaire critique (CMC). Par conséquent, les détergents doivent être utilisés à des concentrations supérieures à la CMC pour un lavage efficace. Cependant, des concentrations de détergent supérieures à la CMC ont des rendements décroissants, rendant toute concentration excessive inutile.

2. Effet de la température : La température a une influence considérable sur l'efficacité du nettoyage. En général, des températures élevées facilitent l'élimination de la saleté ; cependant, une chaleur excessive peut avoir des effets néfastes. L'augmentation de la température favorise la dispersion de la saleté et peut également favoriser l'émulsion des saletés huileuses. Cependant, dans les tissus à tissage serré, une température élevée faisant gonfler les fibres peut réduire accidentellement l'efficacité du nettoyage.

Les fluctuations de température affectent également la solubilité des tensioactifs, la CMC et le nombre de micelles, influençant ainsi l'efficacité du nettoyage. Pour de nombreux tensioactifs à longue chaîne, des températures plus basses réduisent la solubilité, parfois en dessous de leur propre CMC ; un réchauffement approprié peut donc être nécessaire pour un fonctionnement optimal. L'impact de la température sur la CMC et les micelles diffère selon que les tensioactifs ioniques sont utilisés ou non : une augmentation de la température augmente généralement la CMC des tensioactifs ioniques, nécessitant ainsi des ajustements de concentration.

③ Mousse : Il existe une idée fausse courante associant la capacité moussante à l’efficacité du lavage : une quantité importante de mousse ne garantit pas un lavage supérieur. Des données empiriques suggèrent que les détergents peu moussants peuvent être tout aussi efficaces. Cependant, la mousse peut faciliter l’élimination de la saleté dans certaines applications, comme le lavage de la vaisselle, où elle aide à déplacer la graisse, ou le nettoyage des tapis, où elle soulève la saleté. De plus, la présence de mousse peut indiquer l’efficacité des détergents : un excès de graisse peut inhiber la formation de mousse, tandis qu’une diminution de la mousse indique une concentration réduite de détergent.

④ Type de fibre et propriétés textiles : Au-delà de la structure chimique, l’apparence et l’organisation des fibres influencent l’adhérence et la difficulté d’élimination de la saleté. Les fibres à structure rugueuse ou plate, comme la laine ou le coton, ont tendance à retenir la saleté plus facilement que les fibres lisses. Les tissus à tissage serré peuvent initialement résister à l’accumulation de saleté, mais peuvent entraver l’efficacité du lavage en raison de l’accès limité à la saleté retenue.

⑤ Dureté de l'eau : Les concentrations en Ca²⁺, Mg²⁺ et autres ions métalliques ont un impact significatif sur les résultats de lavage, en particulier pour les tensioactifs anioniques, qui peuvent former des sels insolubles diminuant l'efficacité du nettoyage. Dans l'eau dure, même avec une concentration adéquate en tensioactifs, l'efficacité du nettoyage est inférieure à celle de l'eau distillée. Pour une performance optimale des tensioactifs, la concentration en Ca²⁺ doit être réduite à moins de 1 × 10⁻⁶ mol/L (CaCO₃ inférieure à 0,1 mg/L), ce qui nécessite souvent l'ajout d'adoucisseurs d'eau dans les formulations de détergents.


Date de publication : 5 septembre 2024