Scouring agent (น้ำสบู่)

น้ำสบู่ (Scouring agent) นับว่าเป็นสารเคมีที่มีบทบาทต่อการเตรียมผ้าเป็นอย่างมาก ถ้าไม่มีน้ำสบู่ (Scouring agent) คงเตรียมผ้าได้ดียาก ซึ่งน้ำสบู่ (Scouring agent) จะถูกจัดอยู่ในประเภทของสารลดแรงตึงผิว (Surfactant) ดังนั้นเราจึงจะกล่าวเกี่ยวกับเนื้อหาของสารลดแรงตึงผิว (Surfactant) เป็นหลัก

สารลดแรงตึงผิว (Surfactant) หรือชื่อเรียกอื่นๆเช่น Emulsifiers, Surfactants, Emulsifying agents, Emulgents คือ สารที่เมื่อละลายน้ำแล้ว จะช่วยลดแรงตึงผิวของน้ำ คําวา Surfactant มาจากคําว่า Surface Active Agent มีคุณลักษณะที่สําคัญ 2 สวนไดแก สวนหัวที่เปน Hydrophilic (ชอบน้ำ) และสวนหางที่เปน Hydrophobic (ไมชอบน้ำ แตชอบน้ำมัน)

รูปสารลดแรงตึงผิว

หลักการทํางานของสารลดแรงตึงผิว (Surfactant)

คือสวนที่ชอบน้ำจะทําการจับน้ำและสวนที่ชอบน้ำมันจะทําการจับสิ่งสกปรกพวกไขมันที่ไมสามารถละลายน้ำได ทําใหสิ่งสกปรกหลุดออกไปแลวแขวนลอยอยูในน้ำ ในปจจุบันผลิตภัณฑทําความสะอาดกลายเปนสวนหนึ่งในชีวิตประจําวันของทุกครอบครัว ไมวาจะเปนของใชสวนตัว เชน สบู ยาสระผม ฯลฯ หรือจะเปนของใชในครัวเรือน เชน ผงซักฟอก น้ำยาทําความสะอาดพื้น น้ำยาลางจาน เปนตน ซึ่งผลิตภัณฑที่กลาวถึงเหลานี้ ลวนมีสารลดแรงตึงผิว (Surfactant) เปนสวนประกอบทั้งสิ้น สารลดแรงตึงผิว (Surfactant) แบงออกเปนหลายกลุมขึ้นอยูกับประจุไฟฟาบนสวนประกอบที่ละลายน้ำ (Hydrophilic)

 การจำแนกประเภทของสารลดแรงตึงผิว (Surfactant)

1. สารลดแรงตึงผิวที่มีประจุลบ (Anionic Surfactant)

เปนสารลดแรงตึงผิว (Surfactant) ที่ประจุไฟฟาบน Hydrophilic ใหประจุลบ สารลดแรงตึงผิว (Surfactant) ประเภทนี้ใชมากในอุตสาหกรรมประเภทผงซักฟอก, ผลิตภัณฑทําความสะอาด, น้ำยาลางจาน เปนตน โดยใชมากถึง 49% ของสารลดแรงตึงผิว (Surfactant) ทั้งหมด เนื่องจากสามารถใชขจัดคราบสกปรกได้ดี ตัวอยางเชน

เกลือซัลโฟเนต มีความคงทนต่อกรด ด่าง สารออกซิไดซ์ และน้ำกระด้างได้ดี ใช้อย่างกว้างขวางด้านการซักฟอกและสารช่วยเปียก

เกลือซัลเฟต กลุ่มนี้จะละลายน้ำได้ดีกว่ากลุ่มซัลโฟเนต ประสิทธิภาพในการขจัดสิ่งสกปรกดี ช่วยเปียกได้ดี ฟองมาก แต่ความคงทนต่อกรด ด่าง และน้ำกระด้างไม่ดีเท่ากลุ่มซัลโฟเนต

2. สารลดแรงตึงผิวที่ไม่มีประจุ (Nonionic Surfactant)

เปนสารลดแรงตึงผิว (Surfactant) ที่จะไม่มีการแตกตัวให้อิออน จึงไม่มีประจุบวกหรือลบ กลุ่ม Hydrophobic ของสารลดแรงตึงผิว (Surfactant) ในกลุ่มนี้คือ เอทธิลีนออกไซด์ ซึ่งเชื่อมตัวเป็นสายโซ่ยาวด้วยบอนด์ของออกซิเจน จึงสามารถจับโมเลกุลของน้ำด้วยไฮโดรเจนบอนด์ เป็นเหตุให้สารลดแรงตึงผิว (Surfactant) กลุ่มนี้ละลายน้ำได้ แต่เนื่องจากไฮโดรเจนบอนด์เป็นบอนด์ที่ไม่แข็งแรง มีแรงยึดเหนี่ยวค่อนข้างอ่อน เมื่อถูกความร้อนบอนด์นี้จึงแตกออก ดังนั้นความสามารถในการละลายน้ำของสารลดแรงตึงผิว (Surfactant) ที่ไม่มีประจุลดลงเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น นอกจากนี้มีความคงทนต่อกรด ด่าง น้อยกว่าสารลดแรงตึงผิว (Surfactant) ที่มีประจุลบ กลุ่มที่สำคัญมีดังนี้

อัลคิล ฟีนอล-เอทธิลีน ออกไซด์ คอนเดนเซท กลุ่มนี้ เป็นอิมัลซิไฟเออร์ที่ดี มีประสิทธิภาพในการกำจัดสิ่งสกปรกได้ดี มีความคงทนต่อกรด ด่าง ได้ดีพอควร

ไดเอทธานอลามีน คอนเดนเซท กลุ่มนี้ เป็นอีมัลซิไฟเออร์ที่ดี ซักฟอกดี นอกจากนี้ยังเป็นสารช่วยให้เกิดฟอง เติมลงไปในน้ำสบู่ (Scouring Agent) เพื่อเกิดความใส และเพิ่มความหนืดของน้ำสบู่ (Scouring Agent) ด้วย

โปรไพลีนและเอทธิลีนออกไซด์โคดพลีเมอร์ กลุ่มนี้สามารถขัดสิ่งสกปรกได้ดี ช่วยเปียกได้ดี ทั้งยังเกิดฟองน้อย

สารลดแรงตึงผิว (Surfactant) ที่ไม่มีประจุมีคุณสมบัติที่น่าสนใจแตกต่างจากสารลดแรงตึงผิว (Surfactant) ที่มีประจุลบ ดังนี้

(1) จุดขุ่นตัว (Cloud Point)

สารละลายของสารลดแรงตึงผิว (Surfactant) ที่ไม่มีประจุมีแนวโน้มเสียความสามารถในการละลายน้ำเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น โดยสารละลายที่ใสจะเปลี่ยนเป็นขุ่น ทำให้ความสามารถในการช่วยเปียกลดลง แต่ความสามารถในการกำจัดสิ่งสกปรกเพิ่มขึ้น

(2) ความเข้มข้นวิกฤตของการเกิดไมเซลล์ (Critical Micell Concentration, CMC)

สารลดแรงตึงผิว (Surfactant) เมื่อนำมาละลายน้ำจนถึงความเข้มข้นจุดหนึ่งที่โมเลกุลของสารลดแรงตึงผิว (Surfactant) มาจับตัวเป็นกลุ่มก้อนที่เรียกว่า “ไมเซลล์” ณ จุดนี้เรียกว่า ความเข้มข้นวิกฤตของการเกิดไมเซลล์ สารละลายจะขุ่น สารลดแรงตึงผิว (Surfactant) ทีมีประจุจะแสดงคุณสมบัติดีเลิศออกมาเมื่อมีความเข้มข้นถึงจุด CMC เช่น ความสามารถในการลดแรงตึงผิวลดลง การนำไฟฟ้าลดลง เพิ่มความสามารถในการซักล้างให้สูงขึ้น เป็นต้น

รูปจำลอง การเกิดไมเซลล์

(3) H.L.B. (Hydrophile-Lipophile Balance)

H.L.B. เป็นค่าสมดุลการชอบน้ำ (Hydrophile) กับกลุ่มที่ไม่ชอบน้ำ (Lipophile) ของโมเลกุลสารลดแรงตึงผิว (Surfactant) เป็นค่าที่มีความสำคัญมาก เป็นตัวชี้บ่งคุณสมบัติของสารลดแรงตึงผิว (Surfactant) ได้ ความสัมพันธ์ของค่า H.L.B. กับคุณสมบัติของสารลดแรงตึงผิว (Surfactant) สามารถสรุปได้ตามตารางด้านล่างนี้

H.L.B.	คุณสมบัติของสารลดแรงตึงผิว (Surfactant)
1.5 3.5 – 6.0 7 – 9 8 – 18 13 – 15 15 – 18	ต้านการเกิดฟอง เกิดอิมัลชั่นแบบ W/O (Water in Oil) ช่วยเปียก เกิดอิมัลชั่นแบบ O/W (Oil in Water) แทรกซึม ความสามารถในการทำละลาย

ตาราง ความสัมพันธ์ของค่า H.L.B. กับคุณสมบัติของสารลดแรงตึงผิว (Surfactant)

3. สารลดแรงตึงผิวที่มีประจุบวก (Cationic Surfactant)

สารลดแรงตึงผิว (Surfactant) ในกลุ่มนี้เมื่อละลายน้ำจะแตกตัวให้อิออนของสารที่มีประจุบวก โดยทั่วไปแล้วความสามารถในการละลายน้ำต่ำ ความสามารถในการลดแรงตึงผิวต่ำ ทั้งยังดูดติดเส้นใยได้ดีจึงทำให้ประสิทธิภาพในการกำจัดสิ่งสกปรกต่ำ สารลดแรงตึงผิว (Surfactant) ประเภทนี้จึงไม่ค่อยนำมาใช้งานในด้านการกำจัดสิ่งสกปรก แต่มักนิยมนำมาใช้ในด้านการฆ่าเชื้อโรค ด้านการเป็นสารทำนุ่ม

ซึ่งโครงสร้าง เราจะเรียกกันทั่วไปว่า ควอเตอร์นารี่ แอมโมเนียม คอมเปาด์ (Quaternary ammonium compound) เนื่องจากว่าสารลดแรงตึงผิว (Surfactant) ในกลุ่มนี้ให้ผลทางด้านลดแรงตึงผิวต่ำ จึงไม่ช่วยในด้านช่วยเปียก มีความสามารถยึดติดเส้นใยได้ดีจึงทำให้เส้นใยนุ่ม ส่วนใหญ่จึงเลือกมาเป็นสารทำนุ่ม ดังนั้นสารลดแรงตึงผิว (Surfactant) ที่เป็นประจุบวก เมื่อถูกดูดซับโดยเส้นใย มันจะฟอร์มฟิล์มขึ้นที่ผิวของเส้นใย ฟิล์มที่เกิดขึ้นมีคุณสมบัติ ดังนี้ (1) กันน้ำ (2) ให้ความนุ่ม (3) ป้องกันไฟฟ้าสถิต โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อใช้กับเส้นใยสังเคราะห์ที่จะเห็นผลชัดเจน

4. สารลดแรงตึงผิวที่มีประจุบวกและลบในโมเลกุลเดียวกัน (Amphoteric Surfactant)

สารลดแรงตึงผิว (Surfactant) ในกลุ่มนี้เมื่อละลายน้ำอาจมีได้ทั้งประจุลบ ประจุบวก หรือไม่มีประจุก็ได้ ขึ้นอยู่กับสภาวะความเป็นกรด ด่าง (pH) ของสารละลาย สารลดแรงตึงผิว (Surfactant) ประเภทนี้มีประสิทธิภาพในการกำจัดสิ่งสกปรกได้ดีที่สุดในการละลายน้ำที่เป็นกลาง ไม่ระคายเคืองผิวหนังและเยื่อตา จึงนิยมนาใช้ทำแชมพูสระผม นอกจากนี้ยังมีความคงทนต่อสภาพที่เป็นกรดรุนแรงได้ดี สารลดแรงตึงผิว (Surfactant) ประเภทนี้มีที่ใช้น้อย นอกจากงานด้านเฉพาะกิจเท่านั้น

การเลือกใช้น้ำสบู่ (Scouring Agent) ที่มีส่วนผสมของสารลดแรงตึงผิว (Surfactant)

น้ำสบู่ (Scouring Agent) ที่ขายในอุตสาหกรรมสิ่งทอส่วนใหญ่เป็นน้ำสบู่ (Scouring Agent) ที่มีประจุลบและไม่มีประจุ หรือเป็นน้ำสบู่ผสม 2 ชนิดนี้ ส่วนน้ำสบู่ (Scouring Agent) ที่มีประจุบวกอยู่ในพวกสารทำนุ่ม นอกจากเนื้อสบู่ (Scouring Agent) แล้วยังมีสารเติมแต่งบางอย่างเติมลงไปด้วย เช่น สารกันฟอง สารเพิ่มความหนืด เป็นต้น ทั้งนี้เพื่อปรับน้ำสบู่ (Scouring Agent) ให้มีความเหมาะสมต่อการใช้งาน

การเตรียมสิ่งทอมีการใช้สารเคมีต่างๆ ร่วมกัน ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับชนิดของเครื่องจักรที่ใช้ ชนิดของเส้นใย/ผ้าที่ทำ การเลือกใช้น้ำสบู่ (Scouring Agent) ร่วมกับเคมีอื่นๆ จึงควรเลือกให้เหมาะสมกับสภาพของโรงงานนั้นๆ

ตัวอย่างเช่น

การลอกแป้งด้วยเอนไซม์  ควรเลือกน้ำสบู่ (Scouring Agent) ที่ไม่ทำลายประสิทธิภาพของเอนไซม์ ควรเลือกน้ำสบู่ (Scouring Agent) ที่ไม่มีประจุ หรือน้ำสบู่ (Scouring Agent) ผสม (น้ำสบู่ที่ไม่มีประจุผสมกับน้ำสบู่ที่มีประจุลบ)

การกำจัดสิ่งสกปรก ใช้โซดาไฟในการกำจัดไขมัน น้ำสบู่ (Scouring Agent) จึงต้องทนต่อโซดาไฟและมีคุณสมบัติทางด้านอิมัลซิไฟอิ้งได้ดี โดยทั่วไปใช้น้ำสบู่ (Scouring Agent) ผสม

การฟอกขาว น้ำสบู่ (Scouring Agent) ต้องทนการออกซิไดซิ่งได้ดี

การเมอร์เซอไรซ์ น้ำสบู่ (Scouring Agent) ต้องช่วยเปียกได้ดีในสภาวะที่มีโซดาไฟเข้มข้น

เครื่องจักรที่ทำให้ผ้าวิ่งด้วยความเร็วและมีแรงเสียดสีสูง เช่น เครื่อง JET เครื่อง Rapid Winch น้ำสบู่ (Scouring Agent) ต้องมีฟองน้อย

เครื่องจักรที่ผ้าวิ่งด้วยความเร็วแบบต่อเนื่อง เช่น เครื่อง L-Box น้ำสบู่ (Scouring Agent) ที่ใช้ต้องมีความสามารถด้านช่วยเปียกได้ดี

ตัวอย่างน้ำสบู่ (Scouring Agent) ของบริษัท            

Alkon KSW            เป็นน้ำสบู่ผสม ที่ให้ผลการซึมน้ำดีมาก สามารถกำจัดสิ่งสกปรกออกได้ดี มีฟองปานกลาง เหมาะสำหรับผ้าขนหนู

Alkon JET              เป็นน้ำสบู่ที่ไม่มีประจุ เป็นสบู่ที่ฟองน้อย มีคุณสมบัติในการทำความสะอาด และการซึมน้ำดี เหมาะสำหรับการเตรียมผ้าถักและผ้าทอ นอกจากนี้ยังเหมาะกับเครื่องย้อมแบบ Jet และทนโซดาไฟที่ความเข้มข้น 38 °Be ได้ดี

Alkon OL               เป็นน้ำสบู่ผสม เป็นน้ำสบู่ที่ให้ผลการซึมน้ำดี เป็นตัวอีมัลซิไฟอิ้งที่ดี สามารถกำจัดและซักล้างคราบน้ำมัน ไขมันและขี้ผึ้งได้ดี ทนโซดาไฟได้ถึง 80 g/l เหมาะสำหรับกระบวนการแบบ Exhaustion และ Continuous

Alkon AG-16         เป็นน้ำสบู่ผสม เป็นน้ำสบู่ที่ให้ผลการซึมน้ำดี ทนโซดาไฟได้ถึง 140 g/l ซึ่งเหมาะสำหรับกระบวนการแบบ Pad -Steam และ Cold pad Batch

Alkon F-JET          เป็นน้ำสบู่ที่ไม่มีประจุ เป็นสารน้ำสบู่ที่มีการซึมน้ำดี ที่ใช้ในกระบวนการของ Enzymatic Desizing นอกจากนี้ยังเหมาะกับกระบวนการแบบ Continuous, Cold Pad Batch และ Exhaustion

 

Reference:

จิรสา กรงกรด. สารลดแรงตึงผิว. (ออนไลน์) แหล่งที่มา: http://www.dss.go.th/images/st-article/cp_7_2548_surfactant.pdf

ผ.ศ. เกษม พิพัฒน์ปัญญานุกูล. 2537. พิมพ์ครั้งที่ 1. การควบคุมคุณภาพงานเตรียมสิ่งทอเพื่อการย้อมพิมพ์. หน้า 64-70

 

 

• Share :