โฟมยิ่งดี ความสามารถในการกำจัดสิ่งปนเปื้อนยิ่งดีใช่ไหม?

เรามีความรู้มากแค่ไหนเกี่ยวกับผลิตภัณฑ์ทำความสะอาดแบบมีฟองที่เราใช้ในชีวิตประจำวัน? เราเคยสงสัยบ้างไหมว่า ฟองมีบทบาทอย่างไรในผลิตภัณฑ์ดูแลร่างกาย?

ทำไมเราจึงมักเลือกผลิตภัณฑ์ที่มีฟอง?

 

 
 
ด้วยการเปรียบเทียบและการคัดแยก เราสามารถคัดกรองสารกระตุ้นพื้นผิวที่มีความสามารถในการเกิดฟองที่ดีได้อย่างรวดเร็ว และยังได้กฎการเกิดฟองของสารกระตุ้นพื้นผิวอีกด้วย (หมายเหตุ: เนื่องจากวัตถุดิบชนิดเดียวกันมาจากผู้ผลิตต่างกัน ประสิทธิภาพการเกิดฟองจึงแตกต่างกัน ในที่นี้จึงใช้ตัวอักษรพิมพ์ใหญ่ที่แตกต่างกันเพื่อแสดงถึงวัตถุดิบที่แตกต่างกัน)ผู้ผลิต)

①ในบรรดาสารลดแรงตึงผิว โซเดียมลอริลกลูตาเมตมีคุณสมบัติในการเกิดฟองสูง ในขณะที่ไดโซเดียมลอริลซัลโฟซัคซิเนตมีคุณสมบัติในการเกิดฟองต่ำ

② สารลดแรงตึงผิวประเภทซัลเฟต สารลดแรงตึงผิวแบบแอมโฟเทอริก และสารลดแรงตึงผิวแบบไม่มีประจุส่วนใหญ่มีคุณสมบัติในการคงตัวของฟองได้ดี ในขณะที่สารลดแรงตึงผิวประเภทกรดอะมิโนโดยทั่วไปมีคุณสมบัติในการคงตัวของฟองได้ไม่ดีนัก หากคุณต้องการพัฒนาผลิตภัณฑ์ที่มีสารลดแรงตึงผิวประเภทกรดอะมิโน คุณสามารถพิจารณาใช้สารลดแรงตึงผิวแบบแอมโฟเทอริกหรือแบบไม่มีประจุที่มีคุณสมบัติในการสร้างฟองและคงตัวของฟองได้ดี

แผนภาพแสดงแรงการเกิดฟองและแรงการเกิดฟองคงที่ของสารลดแรงตึงผิวชนิดเดียวกัน:

 
สารลดแรงตึงผิวคืออะไร?

สารลดแรงตึงผิวคือสารประกอบที่มีหมู่ที่มีความสัมพันธ์กับพื้นผิวอย่างน้อยหนึ่งหมู่ในโมเลกุล (เพื่อรับประกันการละลายในน้ำในกรณีส่วนใหญ่) และหมู่ที่ไม่มีความสัมพันธ์กับพื้นผิวซึ่งมีความสัมพันธ์น้อย สารลดแรงตึงผิวที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ สารลดแรงตึงผิวแบบไอออนิก (รวมถึงสารลดแรงตึงผิวแบบประจุบวกและประจุลบ) สารลดแรงตึงผิวแบบไม่มีไอออนิก และสารลดแรงตึงผิวแบบแอมโฟเทอริก
สารกระตุ้นพื้นผิวเป็นส่วนประกอบสำคัญสำหรับผงซักฟอกชนิดมีฟอง การเลือกสารกระตุ้นพื้นผิวที่มีประสิทธิภาพดีนั้นประเมินจากสองด้าน ได้แก่ ประสิทธิภาพการเกิดฟองและพลังในการขจัดคราบไขมัน โดยการวัดประสิทธิภาพการเกิดฟองนั้นประกอบด้วยสองดัชนี ได้แก่ ประสิทธิภาพการเกิดฟองและประสิทธิภาพการคงตัวของฟอง

การวัดคุณสมบัติของโฟม

เราสนใจเรื่องฟองสบู่กันทำไม?

คำถามคือ มันจะเกิดฟองเร็วไหม? มีฟองเยอะไหม? ฟองจะอยู่ได้นานแค่ไหน?
เราจะพบคำตอบสำหรับคำถามเหล่านี้ได้จากการพิจารณาและคัดกรองวัตถุดิบ
วิธีการหลักในการทดสอบของเราคือการใช้อุปกรณ์ที่มีอยู่ตามวิธีการทดสอบมาตรฐานแห่งชาติ – วิธี Ross-Miles (วิธีการหาฟองของ Roche) เพื่อศึกษา ตรวจสอบ และคัดกรองแรงในการเกิดฟองและความเสถียรของฟองของสารลดแรงตึงผิว 31 ชนิดที่ใช้กันทั่วไปในห้องปฏิบัติการ
กลุ่มตัวอย่าง: สารลดแรงตึงผิว 31 ชนิดที่ใช้กันทั่วไปในห้องปฏิบัติการ
รายการที่ทดสอบ: แรงในการเกิดฟองและแรงคงตัวในการเกิดฟองของสารลดแรงตึงผิวชนิดต่างๆ
วิธีการทดสอบ: เครื่องทดสอบโฟม Roth; วิธีการควบคุมตัวแปร (สารละลายความเข้มข้นเท่ากัน อุณหภูมิคงที่)
การเรียงลำดับตามความแตกต่าง
การประมวลผลข้อมูล: บันทึกความสูงของฟองในแต่ละช่วงเวลา;
ความสูงของฟอง ณ จุดเริ่มต้นที่ 0 นาที คือแรงดันการเกิดฟองของโต๊ะ ยิ่งสูงมากเท่าไร แรงดันการเกิดฟองก็ยิ่งแรงขึ้นเท่านั้น ความสม่ำเสมอของความคงตัวของฟองถูกนำเสนอในรูปแบบของแผนภูมิแสดงองค์ประกอบความสูงของฟองที่เวลา 5 นาที 10 นาที 30 นาที 45 นาที และ 60 นาที ยิ่งระยะเวลาการคงตัวของฟองนานเท่าไร ความคงตัวของฟองก็ยิ่งแข็งแรงขึ้นเท่านั้น
หลังจากทำการทดสอบและบันทึกข้อมูลแล้ว ข้อมูลที่ได้แสดงดังต่อไปนี้:
 

 
ด้วยการเปรียบเทียบและการคัดแยก เราสามารถคัดกรองสารกระตุ้นพื้นผิวที่มีความสามารถในการสร้างฟองที่ดีได้อย่างรวดเร็ว และยังสามารถหาหลักการของการเกิดฟองของสารกระตุ้นพื้นผิวได้อีกด้วย (หมายเหตุ: เนื่องจากวัตถุดิบชนิดเดียวกันมาจากผู้ผลิตที่แตกต่างกัน ประสิทธิภาพในการเกิดฟองจึงแตกต่างกัน ในที่นี้จึงใช้ตัวอักษรพิมพ์ใหญ่ที่แตกต่างกันเพื่อแสดงถึงผู้ผลิตวัตถุดิบที่แตกต่างกัน)

① ในบรรดาสารลดแรงตึงผิว โซเดียมลอริลกลูตาเมตมีคุณสมบัติในการเกิดฟองสูง ในขณะที่ไดโซเดียมลอริลซัลโฟซัคซิเนตมีคุณสมบัติในการเกิดฟองต่ำ

② สารลดแรงตึงผิวประเภทซัลเฟต สารลดแรงตึงผิวแบบแอมโฟเทอริก และสารลดแรงตึงผิวแบบไม่มีประจุส่วนใหญ่มีคุณสมบัติในการคงตัวของฟองได้ดี ในขณะที่สารลดแรงตึงผิวประเภทกรดอะมิโนโดยทั่วไปมีคุณสมบัติในการคงตัวของฟองได้ไม่ดีนัก หากคุณต้องการพัฒนาผลิตภัณฑ์ที่มีสารลดแรงตึงผิวประเภทกรดอะมิโน คุณสามารถพิจารณาใช้สารลดแรงตึงผิวแบบแอมโฟเทอริกหรือแบบไม่มีประจุที่มีคุณสมบัติในการสร้างฟองและคงตัวของฟองได้ดี
 
แผนภาพแสดงแรงการเกิดฟองและแรงการเกิดฟองคงที่ของสารลดแรงตึงผิวชนิดเดียวกัน:
 

โซเดียมลอริลกลูตาเมต

แอมโมเนียมลอริลซัลเฟต

ไม่มีความสัมพันธ์ระหว่างประสิทธิภาพการเกิดฟองและประสิทธิภาพการคงตัวของฟองของสารลดแรงตึงผิวชนิดเดียวกัน และประสิทธิภาพการคงตัวของฟองของสารลดแรงตึงผิวที่มีประสิทธิภาพการเกิดฟองดี อาจไม่ได้ดีเสมอไป
การเปรียบเทียบความคงตัวของฟองอากาศที่เกิดจากสารลดแรงตึงผิวชนิดต่างๆ:

 
หมายเหตุ: อัตราการเปลี่ยนแปลงสัมพัทธ์ = (ความสูงของฟองที่ 0 นาที – ความสูงของฟองที่ 60 นาที) / ความสูงของฟองที่ 0 นาที
เกณฑ์การประเมิน: ยิ่งอัตราการเปลี่ยนแปลงสัมพัทธ์สูงเท่าไร ความสามารถในการรักษาเสถียรภาพของฟองอากาศก็จะยิ่งอ่อนลงเท่านั้น
จากการวิเคราะห์แผนภูมิฟองอากาศ สามารถสรุปได้ว่า:

① ไดโซเดียมโคแคมโฟแอมโฟไดอะซิเตตมีคุณสมบัติในการทำให้ฟองคงตัวได้ดีที่สุด ในขณะที่ลอริลไฮดรอกซิลซัลโฟเบทาอีนมีคุณสมบัติในการทำให้ฟองคงตัวได้แย่ที่สุด

② โดยทั่วไปแล้ว สารลดแรงตึงผิวประเภทลอริลแอลกอฮอล์ซัลเฟตมีความสามารถในการคงตัวของฟองได้ดี ในขณะที่สารลดแรงตึงผิวประเภทกรดอะมิโนประจุลบมีความสามารถในการคงตัวของฟองได้ไม่ดีนัก

ข้อมูลอ้างอิงการออกแบบสูตร:

จากการพิจารณาประสิทธิภาพการเกิดฟองและการคงตัวของฟองของสารลดแรงตึงผิว สามารถสรุปได้ว่าไม่มีกฎเกณฑ์และความสัมพันธ์ที่แน่นอนระหว่างทั้งสอง กล่าวคือ ประสิทธิภาพการเกิดฟองที่ดีไม่ได้หมายความว่าประสิทธิภาพการคงตัวของฟองจะดีเสมอไป ดังนั้นในการคัดเลือกวัตถุดิบสารลดแรงตึงผิว เราจึงต้องคำนึงถึงการใช้ประโยชน์จากประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมของสารลดแรงตึงผิวอย่างเต็มที่ และการผสมผสานสารลดแรงตึงผิวหลากหลายชนิดอย่างเหมาะสม เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพการเกิดฟองที่ดีที่สุด ในขณะเดียวกันก็ควรผสมผสานกับสารลดแรงตึงผิวที่มีพลังในการขจัดคราบไขมันสูง เพื่อให้ได้ผลการทำความสะอาดทั้งในด้านคุณสมบัติของฟองและพลังในการขจัดคราบไขมัน

การทดสอบประสิทธิภาพการขจัดคราบไขมัน:

วัตถุประสงค์: เพื่อคัดกรองสารกระตุ้นพื้นผิวที่มีความสามารถในการลดฟองสูง และเพื่อหาความสัมพันธ์ระหว่างคุณสมบัติของฟองและประสิทธิภาพในการขจัดคราบไขมันผ่านการวิเคราะห์และเปรียบเทียบ
เกณฑ์การประเมิน: เราเปรียบเทียบข้อมูลพิกเซลคราบสกปรกบนผ้าฟิล์มก่อนและหลังการขจัดคราบด้วยสารกระตุ้นพื้นผิว คำนวณค่าการเคลื่อนที่ และสร้างดัชนีพลังการขจัดคราบไขมัน ยิ่งดัชนีสูงเท่าไร พลังการขจัดคราบไขมันก็ยิ่งแรงขึ้นเท่านั้น
 

 
จากข้อมูลข้างต้น จะเห็นได้ว่าภายใต้เงื่อนไขที่กำหนด สารที่มีประสิทธิภาพในการขจัดคราบไขมันสูงคือแอมโมเนียมลอริลซัลเฟต และสารที่มีประสิทธิภาพในการขจัดคราบไขมันต่ำคือ CMEA สองชนิด
จากข้อมูลการทดสอบข้างต้น สรุปได้ว่าไม่มีความสัมพันธ์โดยตรงระหว่างคุณสมบัติการเกิดฟองของสารลดแรงตึงผิวกับประสิทธิภาพในการขจัดคราบไขมัน ตัวอย่างเช่น ประสิทธิภาพการเกิดฟองของแอมโมเนียมลอริลซัลเฟตซึ่งมีประสิทธิภาพในการขจัดคราบไขมันสูงนั้นไม่ดี ในขณะที่ประสิทธิภาพการเกิดฟองของโซเดียมซัลโฟเนตโอเลฟิน C14-16 ซึ่งมีประสิทธิภาพในการขจัดคราบไขมันต่ำ กลับดีเยี่ยม
 

แล้วทำไมยิ่งผมมันมากเท่าไหร่ ฟองแชมพูก็ยิ่งน้อยลงเท่านั้น (ทั้งๆ ที่ใช้แชมพูชนิดเดียวกัน)

อันที่จริง นี่เป็นปรากฏการณ์ทั่วไป เมื่อคุณสระผมที่มีผมมัน ฟองจะลดลงเร็วกว่า หมายความว่าประสิทธิภาพของฟองแย่ลงหรือไม่? หรืออีกนัยหนึ่งคือ ยิ่งฟองดีเท่าไหร่ ความสามารถในการขจัดความมันก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น?
จากข้อมูลที่ได้จากการทดลอง เราทราบแล้วว่าปริมาณและความคงทนของฟองนั้นขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของฟองของสารลดแรงตึงผิวเอง กล่าวคือ คุณสมบัติในการเกิดฟองและคุณสมบัติในการคงตัวของฟอง ความสามารถในการขจัดคราบของสารลดแรงตึงผิวจะไม่ลดลงแม้ว่าปริมาณฟองจะลดลงก็ตาม จุดนี้ได้รับการพิสูจน์แล้วเช่นกันเมื่อเราทำการทดสอบความสามารถในการขจัดคราบไขมันของสารกระตุ้นพื้นผิว สารกระตุ้นพื้นผิวที่มีคุณสมบัติในการเกิดฟองที่ดีอาจไม่มีประสิทธิภาพในการขจัดคราบไขมันที่ดี และในทางกลับกัน
 
นอกจากนี้ เรายังสามารถพิสูจน์ได้ว่าไม่มีความสัมพันธ์โดยตรงระหว่างการขจัดคราบไขมันด้วยโฟมและการขจัดคราบไขมันด้วยสารลดแรงตึงผิว เนื่องจากหลักการทำงานที่แตกต่างกันของทั้งสองอย่าง
 
หน้าที่ของโฟมสารลดแรงตึงผิว:

โฟมเป็นสารลดแรงตึงผิวชนิดหนึ่ง ภายใต้เงื่อนไขเฉพาะ บทบาทหลักของมันคือการทำให้กระบวนการทำความสะอาดสะดวกสบายและน่าพึงพอใจยิ่งขึ้น โดยทำหน้าที่เป็นตัวช่วยในการทำความสะอาดคราบน้ำมัน ทำให้คราบน้ำมันไม่เกาะติดกลับมาอีกง่ายภายใต้การทำงานของโฟม และถูกชะล้างออกไปได้ง่ายขึ้น
 
หลักการเกิดฟองและการขจัดคราบไขมันของสารลดแรงตึงผิว:
พลังในการทำความสะอาดของสารลดแรงตึงผิวมาจากความสามารถในการลดแรงตึงผิวระหว่างน้ำมันกับน้ำ (การขจัดคราบไขมัน) มากกว่าความสามารถในการลดแรงตึงผิวระหว่างน้ำกับอากาศ (การเกิดฟอง)
ดังที่เราได้กล่าวไว้ในตอนต้นของบทความนี้ สารลดแรงตึงผิวเป็นโมเลกุลแอมฟิฟิลิก ซึ่งส่วนหนึ่งเป็นส่วนที่ชอบน้ำและอีกส่วนหนึ่งเป็นส่วนที่ชอบไขมัน ดังนั้น ที่ความเข้มข้นต่ำ สารลดแรงตึงผิวจึงมีแนวโน้มที่จะคงอยู่บนผิวน้ำ โดยให้ส่วนที่ไม่ชอบน้ำ (ส่วนที่ไม่ชอบไขมัน) หันออกด้านนอก และปกคลุมผิวน้ำก่อน นั่นคือส่วนติดต่อระหว่างน้ำกับอากาศ ซึ่งจะช่วยลดแรงตึงผิวที่ส่วนติดต่อนี้

อย่างไรก็ตาม เมื่อความเข้มข้นเกินจุดหนึ่ง สารลดแรงตึงผิวจะเริ่มจับตัวกันเป็นไมเซลล์ และแรงตึงผิวระหว่างเฟสจะไม่ลดลงอีกต่อไป ความเข้มข้นนี้เรียกว่า ความเข้มข้นวิกฤตของไมเซลล์
 

 
สารลดแรงตึงผิวมีคุณสมบัติในการเกิดฟองที่ดี ซึ่งแสดงให้เห็นว่าสารดังกล่าวมีความสามารถในการลดแรงตึงผิวระหว่างน้ำและอากาศได้อย่างมีประสิทธิภาพ และผลของการลดแรงตึงผิวนี้คือของเหลวมีแนวโน้มที่จะสร้างพื้นผิวมากขึ้น (พื้นที่ผิวรวมของกลุ่มฟองอากาศมีขนาดใหญ่กว่าผิวน้ำที่อยู่นิ่งมาก)
ประสิทธิภาพในการขจัดคราบของสารลดแรงตึงผิวอยู่ที่ความสามารถในการทำให้พื้นผิวของคราบเปียกและทำให้คราบแตกตัวเป็นอิมัลชัน กล่าวคือ ทำหน้าที่ "เคลือบ" น้ำมันและช่วยให้น้ำมันแตกตัวเป็นอิมัลชันและล้างออกได้ด้วยน้ำ
 
ดังนั้น ความสามารถในการขจัดคราบของสารลดแรงตึงผิวจึงเชื่อมโยงกับความสามารถในการกระตุ้นส่วนต่อประสานระหว่างน้ำมันกับน้ำ ในขณะที่ความสามารถในการเกิดฟองเป็นเพียงความสามารถในการกระตุ้นส่วนต่อประสานระหว่างน้ำกับอากาศ และทั้งสองอย่างไม่ได้มีความสัมพันธ์กันโดยสมบูรณ์ นอกจากนี้ ยังมีผลิตภัณฑ์ทำความสะอาดที่ไม่เกิดฟองอีกมากมาย เช่น น้ำยาล้างเครื่องสำอางและน้ำมันล้างเครื่องสำอางที่ใช้กันทั่วไปในชีวิตประจำวัน ซึ่งก็มีความสามารถในการขจัดคราบได้ดี แต่ไม่เกิดฟอง ซึ่งเห็นได้ชัดว่าฟองและการขจัดคราบนั้นไม่เหมือนกัน
 
จากการตรวจสอบและคัดกรองคุณสมบัติการเกิดฟองของสารลดแรงตึงผิวชนิดต่างๆ เราสามารถระบุสารลดแรงตึงผิวที่มีคุณสมบัติการเกิดฟองที่ดีเยี่ยมได้อย่างชัดเจน จากนั้นจึงทำการตรวจสอบและจัดลำดับความสามารถในการขจัดคราบไขมันของสารลดแรงตึงผิว เพื่อกำจัดคุณสมบัติในการก่อให้เกิดมลพิษของสารลดแรงตึงผิวออกไป หลังจากผสมผสานคุณสมบัติเหล่านี้แล้ว จึงนำข้อดีของสารลดแรงตึงผิวชนิดต่างๆ มาใช้ให้เกิดประโยชน์สูงสุด ทำให้สารลดแรงตึงผิวมีประสิทธิภาพสมบูรณ์และเหนือกว่า ส่งผลให้ได้ผลลัพธ์การทำความสะอาดและประสบการณ์การใช้งานที่ดีเยี่ยม นอกจากนี้ เรายังตระหนักจากหลักการทำงานของสารลดแรงตึงผิวว่า ฟองไม่ได้เกี่ยวข้องโดยตรงกับพลังในการทำความสะอาด และความเข้าใจเหล่านี้จะช่วยให้เรามีวิจารณญาณและความเข้าใจที่เหมาะสมเมื่อใช้แชมพู เพื่อเลือกผลิตภัณฑ์ที่เหมาะสมกับตนเอง