洗浄とは、広義には洗浄対象物から不要な成分を除去し、何らかの目的を達成する作業を指します。通常の意味での洗浄とは、キャリアの表面から汚れを除去するプロセスを指します。洗濯においては、洗剤などの化学物質の作用により、汚れと担体との相互作用が弱められたり、相互作用がなくなったりして、汚れと担体の組み合わせが汚れと洗剤の組み合わせに変化し、最後に汚れがキャリアから分離されます。洗浄する対象や除去する汚れが多様であるため、洗浄は非常に複雑なプロセスですが、洗浄の基本的なプロセスは次のような単純な関係で表すことができます。

キャリー・汚れ＋洗剤＝キャリア＋汚れ・洗剤

洗浄プロセスは通常 2 つの段階に分けることができます。まず、洗剤の作用により、汚れがその担体から分離されます。次に、剥離した汚れが媒体中に分散、浮遊します。洗浄プロセスは可逆的なプロセスであり、媒体中に分散および懸濁した汚れも媒体から洗浄対象物に再沈殿する可能性があります。したがって、優れた洗剤は、担体から汚れを除去する能力に加えて、汚れを分散および浮遊させ、汚れの再付着を防ぐ能力を備えていなければなりません。

(1)汚れの種類

同じ商品でも使用環境により汚れの種類・成分・量が異なります。油性の身体汚れは主に一部の動植物油や鉱物油（原油、重油、コールタールなど）であり、固形汚れは主にすす、灰、錆、カーボンブラックなどです。衣類の汚れで言えば、汗、皮脂、血液など人体から出る汚れ。果物の汚れ、食用油の汚れ、調味料の汚れ、でんぷんなどの食品の汚れ。口紅やマニキュアなどの化粧品の汚れ。すす、塵、泥などの大気からの汚れ。その他、インク、お茶、塗料など様々な種類があります。

さまざまな種類の汚れは、通常、固体汚れ、液体汚れ、および特殊汚れの 3 つの主要なカテゴリに分類できます。

 

①固形汚れ

一般的な固形汚れには、灰、泥、土、錆、カーボン ブラックの粒子が含まれます。これらの粒子のほとんどは表面に電荷を持っており、そのほとんどはマイナスに帯電しているため、繊維製品に容易に吸着されます。固形汚れは一般に水に溶けにくいですが、洗剤溶液によって分散、懸濁することができます。質量点が小さい固形汚れは除去が難しくなります。

②液体状の汚れ

液体汚れはほとんどが油溶性で、植物油、動物油、脂肪酸、脂肪アルコール、鉱物油およびそれらの酸化物が含まれます。その中で、動植物油、脂肪酸、アルカリけん化が起こりますが、脂肪族アルコール、鉱物油はアルカリけん化されませんが、アルコール、エーテル、炭化水素有機溶剤、洗剤水溶液に可溶で乳化分散します。一般に油溶性の液体汚れは繊維製品に対する力が強く、より強固に繊維に吸着されます。

③特殊な汚れ

特殊な汚れには、タンパク質、でんぷん、血液、汗、皮脂、尿などの分泌物、果汁や茶汁などがあります。この種の汚れのほとんどは、繊維製品に化学的に強力に吸着する可能性があります。そのため、洗いにくいのです。

さまざまな汚れは単独で存在することは少なく、混合して対象物に吸着していることが多いです。汚れは外部からの影響により酸化、分解、腐敗し、新たな汚れが生じることがあります。

（2）汚れの付着

衣服や手などが汚れるのは、物体と汚れの間に何らかの相互作用があるためです。汚れはさまざまな方法で物体に付着しますが、物理的および化学的付着以外にはありません。

①すす、ほこり、泥、砂、炭などの衣類への付着は物理的な付着です。一般に、この汚れの付着により、汚れた物体との間の役割は比較的弱く、汚れの除去も比較的容易である。汚れの物理的付着は、力の違いにより機械的付着と静電的付着に分けられます。

A: 機械的接着

このタイプの付着は、主に何らかの固形汚れ（塵、泥、砂など）の付着を指します。機械的付着は汚れの付着の弱い形態の 1 つであり、ほぼ純粋に機械的手段によって除去できますが、汚れが小さい場合 (<0.1um)、除去するのはより困難です。

B：静電付着

静電付着は主に、帯電した汚れ粒子が逆に帯電した物体に作用することで現れます。ほとんどの繊維状物体は水中でマイナスに帯電しており、石灰系などの特定のプラスに帯電した汚れが簡単に付着する可能性があります。水溶液中のカーボンブラック粒子など、一部の汚れはマイナスに帯電していますが、水中のプラスイオンによって形成されるイオンブリッジ（逆に帯電した複数の物体間のイオンが橋のように作用するもの）を介して繊維に付着することがあります（例: 、Ca2+、Mg2+など）。

静電気作用は単純な機械作用よりも強いため、汚れの除去は比較的困難です。

② 化学付着

化学付着とは、汚れが化学結合または水素結合を介して物体に作用する現象を指します。例えば、極性固体汚れ、タンパク質、錆びなどが繊維製品に付着すると、繊維にはカルボキシル、ヒドロキシル、アミドなどの基が含まれており、これらの基と油性汚れの脂肪酸、脂肪族アルコールは水素結合を形成しやすいです。一般に化学力は強いため、汚れは対象物により強固に結合します。この種の汚れは通常の方法では除去することが難しく、特別な方法が必要です。

汚れの付着の度合いは、汚れそのものの性質と汚れが付着する対象物の性質に関係します。一般に繊維状のものには粒子が付着しやすい。固形汚れの粒度が小さいほど付着力は強くなります。綿やガラスなど親水性の物体に付着した極性汚れは、非極性汚れに比べて強力に付着します。非極性の汚れは、極性の脂肪、塵、粘土などの極性の汚れよりも強く付着し、除去して掃除するのは簡単ではありません。

(3) 汚れ除去機構

洗濯の目的は汚れを落とすことです。一定温度の媒体（主に水）中。洗剤のさまざまな物理的および化学的効果を利用して、特定の機械的力（手でこする、洗濯機の撹拌、水の衝撃など）の作用下で、汚れや洗濯物の効果を弱めたり除去したりすることで、汚れや洗濯物の効果を弱めます。除染の目的から。

①液体汚れの除去の仕組み

A：濡れ

液体汚れのほとんどは油ベースです。油汚れはほとんどの繊維製品を濡らし、繊維材料の表面に多かれ少なかれ油膜として広がります。洗浄動作の最初のステップは、洗浄液で表面を濡らすことです。説明のために、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。

B：油剥離・カール機構

洗浄動作の 2 番目のステップは油とグリースの除去であり、液体の汚れの除去は一種のコイル巻きによって行われます。液体汚れはもともと表面に広がった油膜状に存在していましたが、洗浄液による固体表面（繊維表面）の優先的な濡れ効果により、段階的に油玉状に丸まっていきます。洗浄液に置き換えられ、特定の外力が加わると最終的には表面から離れます。

②固形汚れの除去メカニズム

液体汚れの除去は、主に洗浄液による汚れ担体の優先的な湿潤によって行われますが、固体汚れの除去メカニズムは異なり、洗浄プロセスでは主に洗浄液による汚れの塊とその担体表面の湿潤に関するものとなります。解決。界面活性剤が固形汚れとその担体表面に吸着することにより、汚れと表面との相互作用が減少し、表面上の汚れ塊の付着力が低下するため、汚れ塊は表面から容易に除去されます。運送業者。

さらに、界面活性剤、特にイオン性界面活性剤が固形汚れとその担体の表面に吸着すると、固形汚れとその担体の表面の表面電位が上昇する可能性があり、これにより汚れの除去がより促進されます。ダート。固体または一般に繊維状の表面は、通常、水性媒体中で負に帯電しているため、汚れの塊または固体表面上に拡散二重電子層を形成する可能性があります。均一な電荷の反発により、水中の汚れ粒子の固体表面への付着が弱まります。陰イオン界面活性剤を添加すると、汚れ粒子と固体表面のマイナスの表面電位を同時に高めることができるため、両者間の反発力がより高まり、粒子の付着力がより低下し、汚れが除去されやすくなります。 。

非イオン性界面活性剤は一般に帯電した固体表面に吸着され、界面電位は大きく変化しませんが、吸着された非イオン性界面活性剤は表面に一定の厚さの吸着層を形成する傾向があり、汚れの再付着を防ぎます。

カチオン性界面活性剤の場合、その吸着により汚れの塊とその担体表面の負の表面電位が減少または除去され、汚れと表面の間の反発力が減少するため、汚れの除去には役立ちません。さらに、カチオン性界面活性剤は固体表面に吸着した後、固体表面を疎水性にする傾向があるため、表面の湿潤、ひいては洗浄に役立たない。

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、茶汁などの汚れは、通常の界面活性剤では除去が難しく、特別な処理が必要です。

クリーム、卵、血液、牛乳、皮膚の排泄物などのタンパク質汚れは、繊維上で凝固・変性し、付着力が強くなります。タンパク質汚れはプロテアーゼを使用することで除去できます。プロテアーゼという酵素は、汚れ中のタンパク質を水溶性アミノ酸またはオリゴペプチドに分解します。

でんぷんの汚れは主に食品、グレービーソース、接着剤などに由来します。アミラーゼはでんぷんの汚れの加水分解に触媒作用を及ぼし、でんぷんを糖に分解します。

リパーゼは、皮脂や食用油など通常の方法では除去が難しい中性脂肪の分解を触媒し、可溶性のグリセロールと脂肪酸に分解します。

フルーツジュース、茶汁、インク、口紅などの着色汚れは、繰り返し洗濯しても完全に落とすのが難しい場合があります。これらの汚れは、漂白剤などの酸化剤または還元剤との酸化還元反応によって除去できます。これにより、発色基または発色補助基の構造が破壊され、より小さな水溶性成分に分解されます。

（4）ドライクリーニングの汚れ落ちのメカニズム

上記は実際には、洗浄媒体としての水の場合です。実際、衣類の種類や構造の違いにより、一部の衣類は水洗いが不便または簡単にきれいに洗えない場合があり、一部の衣類は洗濯後に変形したり色褪せたりする場合があります。たとえば、ほとんどの天然繊維は水を吸収し、膨らみやすく、乾燥すると縮みやすいので、洗濯すると型崩れしてしまいます。ウール製品も洗濯によって縮み現象が現れることが多く、水洗いすると毛玉ができやすく、色が変化しやすいウール製品もあります。シルクによっては、洗濯すると手触りが悪くなり、光沢が失われる場合があります。これらの衣類の場合は、除染するためにドライクリーニング方法がよく使用されます。いわゆるドライクリーニングとは、一般に有機溶媒、特に非極性溶媒中での洗浄方法を指します。

ドライクリーニングは、水洗いよりも優しい洗濯方法です。ドライクリーニングは機械的な作用が少ないため、衣類の傷みやシワ、型崩れが発生せず、また、ドライクリーニング剤は水と異なり伸縮がほとんどありません。テクノロジーが適切に扱われている限り、衣類は歪みや色褪せを起こすことなくドライクリーニングでき、耐用年数を延ばすことができます。

ドライクリーニングの汚れには大きく分けて3種類あります。

①油溶性汚れ 油溶性汚れにはあらゆる種類の油脂類が含まれ、ドライクリーニング溶剤に溶ける液体または脂状の汚れです。

②水溶性汚れ 水溶性汚れは、水溶液には溶けるがドライクリーニング剤には溶けず、水性状態で衣類に吸着し、水分が蒸発して無機塩、でんぷん、タンパク質などの粒状固体が析出したものです。

③油水不溶性汚れ 油水不溶性汚れは、水に溶けず、カーボンブラックや各種金属のケイ酸塩、酸化物などのドライクリーニング溶剤にも溶けません。

汚れの種類によって性質が異なるため、ドライクリーニングプロセスで汚れを除去する方法も異なります。動植物油、鉱物油、グリースなどの油溶性汚れは有機溶剤に溶けやすく、ドライクリーニングで簡単に除去できます。オイルやグリース用のドライクリーニング溶剤の優れた溶解性は、本質的に分子間のファンデルウォール力によってもたらされます。

無機塩類、糖類、タンパク質、汗などの水溶性の汚れを除去するには、ドライクリーニング剤に適量の水を加えないと、水溶性の汚れが衣類から除去されにくくなります。ただし、水はドライクリーニング剤に溶けにくいため、水の量を増やすためには界面活性剤も加える必要があります。ドライクリーニング剤に水が含まれると、汚れや衣類の表面が水和し、界面活性剤の極性基と相互作用しやすくなり、表面への界面活性剤の吸着が促進されます。また、界面活性剤がミセルを形成すると、水溶性の汚れや水をミセルに溶解させることができます。界面活性剤は、ドライクリーニング溶剤の水分含有量を増加させるだけでなく、汚れの再付着を防止して除染効果を高める役割も果たします。

水溶性の汚れを落とすには少量の水が必要ですが、水が多すぎると衣類によっては歪みやシワの原因となるため、ドライクリーニング剤の水量は適度にする必要があります。

水溶性でも油溶性でもない、灰、泥、土、カーボンブラックなどの固体粒子の汚れは、通常、静電力や油との組み合わせによって衣類に付着します。ドライクリーニングでは、溶剤の流れ、衝撃により汚れを静電気で吸着させ、ドライクリーニング剤が油分を溶解することで、油分と汚れが結合して衣類に付着した固形粒子をドライで除去します。・洗剤、ドライクリーニング剤を少量の水と界面活性剤で配合することで、固形汚れ粒子を安定に懸濁、分散させ、衣類への再付着を防ぎます。

（5）洗浄作用に影響を与える要因

界面での界面活性剤の方向性吸着と表面（界面）張力の減少は、液体または固体の汚れを除去する主な要因です。ただし、洗浄プロセスは複雑で、同じ種類の洗剤を使用した場合でも洗浄効果は他の多くの要因に影響されます。これらの要因には、洗剤の濃度、温度、汚れの性質、繊維の種類、生地の構造が含まれます。

①界面活性剤濃度

溶液中の界面活性剤のミセルは、洗浄プロセスにおいて重要な役割を果たします。臨界ミセル濃度（CMC）に達すると洗浄効果が急激に高まります。したがって、良好な洗浄効果を得るには、溶媒中の洗剤の濃度が CMC 値よりも高くなければなりません。ただし、界面活性剤の濃度がCMC値よりも高い場合、洗浄効果の漸進的な増加は明らかではないため、界面活性剤の濃度をあまり高くする必要はありません。

可溶化により油分を除去する場合、界面活性剤濃度がCMC以上であっても、濃度が増加するにつれて可溶化効果は増加します。このとき、洗剤は局所集中的に使用することをお勧めします。たとえば、衣服の袖口や襟に汚れがたくさんある場合は、洗濯中に洗剤の層を塗布して、油に対する界面活性剤の可溶化効果を高めることができます。

②温度は除染作用に非常に重要な影響を与えます。一般に温度を上げると汚れが落ちやすくなりますが、温度が高すぎるとデメリットが生じる場合もあります。

温度の上昇により汚れの拡散が促進され、固形グリースは融点以上で乳化しやすくなり、温度の上昇により繊維の膨潤が増大し、汚れが除去されやすくなります。しかし、コンパクトな生地の場合、繊維が膨張するにつれて繊維間のマイクロギャップが減少し、汚れの除去に悪影響を及ぼします。

温度変化は界面活性剤の溶解度、CMC値、ミセルサイズにも影響し、洗浄効果に影響します。長い炭素鎖を持つ界面活性剤は低温では溶解度が低く、場合によっては溶解度が CMC 値よりもさらに低い場合があるため、洗浄温度を適切に上げる必要があります。 CMC値とミセルサイズに対する温度の影響は、イオン性界面活性剤と非イオン性界面活性剤では異なります。イオン性界面活性剤の場合、温度が上昇すると一般に CMC 値が増加し、ミセルサイズが小さくなります。これは、洗浄溶液中の界面活性剤の濃度を増加させる必要があることを意味します。非イオン性界面活性剤の場合、温度の上昇により CMC 値が低下し、ミセル体積が大幅に増加するため、温度を適切に上昇させると、非イオン性界面活性剤の界面活性効果が発揮されやすくなることが明らかです。 。ただし、温度は曇点を超えてはなりません。

つまり、最適な洗浄温度は洗剤の配合と洗浄対象物によって異なります。一部の洗剤は室温で優れた洗浄効果を発揮しますが、他の洗剤は冷水と温水で洗浄力が大きく異なります。

③泡

発泡力と洗浄効果を混同するのが通例であり、発泡力の高い洗剤は洗浄効果が高いと考えられています。研究によると、洗浄効果と泡の量の間には直接的な関係はないことがわかっています。例えば、低発泡性洗剤を使用した洗濯は、高発泡性洗剤を使用した場合と比べて効果が劣りません。

泡は洗濯には直接関係しませんが、食器を手洗いする場合などに汚れを落とす場合があります。カーペットをこするとき、泡はほこりやその他の固形汚れ粒子も取り除くことができます。カーペットの汚れはほこりの大部分を占めているため、カーペット洗浄剤にはある程度の発泡能力が必要です。

シャンプーは泡立ちも重要で、洗髪時や入浴時に液から出るきめ細かな泡が髪に潤いを与え、快適な感触を与えます。

④ 繊維の種類と繊維の物性

汚れの付着と除去に影響を与える繊維の化学構造に加えて、繊維の外観、糸や生地の組織​​も汚れの除去のしやすさに影響します。

ウール繊維のスケールやコットン繊維の湾曲した平らなリボンは、滑らかな繊維よりも汚れが蓄積しやすいです。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除去しやすいが、綿布に付着したカーボンブラックは洗い流すのが困難である。また、ポリエステルなどの短繊維布帛は長繊維布帛に比べて油汚れがつきやすく、短繊維布帛の油汚れは長繊維布帛の油汚れに比べて落ちにくい。

強く撚られた糸と緻密な生地は、繊維間の隙間が小さいため、汚れの侵入を防ぐことができますが、同時に洗濯液が内部の汚れを排除することもできます。そのため、緻密な生地は汚れに強いですが、一度汚れてしまうと落ちにくくなります。洗濯も大変です。

⑤水の硬度

水中のCa2+、Mg2+およびその他の金属イオンの濃度は、洗浄効果に大きな影響を及ぼします。特に陰イオン界面活性剤がCa2+およびMg2+イオンと接触すると、溶解度が低く洗浄力が低下するカルシウム塩やマグネシウム塩を形成します。硬水では、たとえ界面活性剤の濃度が高くても、洗浄力は蒸留水よりもはるかに劣ります。界面活性剤が最高の洗浄効果を発揮するには、水中の Ca2+ イオン濃度を 1 x 10-6 mol/L (CaCO3 は 0.1 mg/L) 以下に下げる必要があります。そのためには、洗剤にさまざまな柔軟剤を添加する必要があります。