Je besser der Schaum, desto besser die Dekontaminationsfähigkeit?

Wie viel wissen wir eigentlich über die schäumenden Reinigungsprodukte, die wir täglich verwenden? Haben wir uns jemals gefragt: Welche Rolle spielt Schaum in Toilettenartikeln?

Warum greifen wir so gern zu schaumigen Produkten?

 

 
 
Durch Vergleich und Sortierung können wir schnell den Oberflächenaktivator mit guter Schaumbildungsfähigkeit herausfiltern und auch das Schaumgesetz des Oberflächenaktivators ermitteln: (PS: Da dasselbe Rohmaterial von verschiedenen Herstellern stammt, ist auch seine Schaumbildungsleistung unterschiedlich; hier werden verschiedene Großbuchstaben verwendet, um verschiedene Rohmaterialien zu kennzeichnen)Hersteller)

①Unter den Tensiden besitzt Natriumlaurylglutamat eine starke Schaumbildungsfähigkeit, Dinatriumlaurylsulfosuccinat hingegen eine schwache.

② Die meisten Sulfat-, amphoteren und nichtionischen Tenside besitzen eine starke Schaumstabilisierungsfähigkeit, während Aminosäure-Tenside im Allgemeinen eine schwache Schaumstabilisierungsfähigkeit aufweisen. Wenn Sie Produkte auf Basis von Aminosäure-Tensiden entwickeln möchten, sollten Sie die Verwendung von amphoteren oder nichtionischen Tensiden mit starker Schaumbildungs- und Schaumstabilisierungsfähigkeit in Betracht ziehen.

Diagramm der Schaumbildungskraft und der stabilen Schaumbildungskraft desselben Tensids:

 
Was ist ein Tensid?

Ein Tensid ist eine Verbindung, deren Molekül mindestens eine signifikante Oberflächenaffinitätsgruppe (um in den meisten Fällen die Wasserlöslichkeit zu gewährleisten) und eine nicht-sexuelle Gruppe mit geringer Affinität aufweist. Häufig verwendete Tenside sind ionische Tenside (einschließlich kationischer und anionischer Tenside), nichtionische Tenside und amphotere Tenside.
Oberflächenaktivator ist der Schlüsselbestandteil eines schäumenden Waschmittels. Die Auswahl eines leistungsstarken Oberflächenaktivators erfolgt anhand der beiden Kriterien Schaumbildung und Entfettungsleistung. Die Messung der Schaumbildung umfasst zwei Kennzahlen: die Schaumstabilität und die Schaumstabilisierung.

Messung der Schaumeigenschaften

Was kümmern uns Blasen?

Die Frage ist nur: Sprudelt es schnell? Bildet sich viel Schaum? Hält die Blase lange?
Diese Fragen werden wir bei der Bestimmung und Prüfung der Rohstoffe beantworten können.
Die Hauptmethode unserer Tests besteht darin, die vorhandenen Geräte gemäß der nationalen Standardtestmethode – Ross-Miles-Methode (Roche-Schaumbestimmungsmethode) – zu verwenden, um die Schäumkraft und Schaumstabilität von 31 im Labor üblicherweise verwendeten Tensiden zu untersuchen, zu bestimmen und zu vergleichen.
Testobjekte: 31 in Laboren häufig verwendete Tenside
Prüfgegenstände: Schaumkraft und stabile Schaumkraft verschiedener Tenside
Prüfverfahren: Roth-Schaumpester; Kontrollvariablenmethode (Lösung gleicher Konzentration, konstante Temperatur);
Kontrastart
Datenverarbeitung: Aufzeichnung der Schaumhöhe in verschiedenen Zeiträumen;
Die Schaumhöhe zu Beginn (0 min) entspricht der Aufschäumkraft des Tisches; je höher die Höhe, desto stärker die Aufschäumkraft. Die Stabilität des Schaums wurde anhand von Diagrammen zur Schaumhöhenzusammensetzung nach 5, 10, 30, 45 und 60 Minuten dargestellt. Je länger die Schaumstabilität erhalten bleibt, desto höher ist sie.
Nach dem Testen und Aufzeichnen werden die Daten wie folgt angezeigt:
 

 
Durch Vergleich und Sortierung können wir schnell den Oberflächenaktivator mit guter Schaumbildungsfähigkeit aussortieren und auch das Schaumgesetz des Oberflächenaktivators ermitteln: (PS: Da dasselbe Rohmaterial von verschiedenen Herstellern stammt, ist auch seine Schaumleistung unterschiedlich; hier werden unterschiedliche Großbuchstaben verwendet, um verschiedene Rohmaterialhersteller zu kennzeichnen.)

① Unter den Tensiden besitzt Natriumlaurylglutamat eine starke Schaumbildungsfähigkeit, Dinatriumlaurylsulfosuccinat hingegen eine schwache.

② Die meisten Sulfat-, amphoteren und nichtionischen Tenside besitzen eine starke Schaumstabilisierungsfähigkeit, während Aminosäure-Tenside im Allgemeinen eine schwache Schaumstabilisierungsfähigkeit aufweisen. Wenn Sie Produkte auf Basis von Aminosäure-Tensiden entwickeln möchten, sollten Sie die Verwendung von amphoteren oder nichtionischen Tensiden mit starker Schaumbildungs- und Schaumstabilisierungsfähigkeit in Betracht ziehen.
 
Diagramm der Schaumbildungskraft und der stabilen Schaumbildungskraft desselben Tensids:
 

Natriumlaurylglutamat

Ammoniumlaurylsulfat

Zwischen der Schaumbildungsleistung und der Schaumstabilisierungsleistung desselben Tensids besteht kein Zusammenhang, und die Schaumstabilisierungsleistung eines Tensids mit guter Schaumbildungsleistung muss nicht gut sein.
Vergleich der Blasenstabilität verschiedener Tenside:

 
PS: Relative Änderungsrate = (Schaumhöhe bei 0 min – Schaumhöhe bei 60 min)/Schaumhöhe bei 0 min
Bewertungskriterien: Je größer die relative Änderungsrate, desto schwächer die Fähigkeit zur Blasenstabilisierung.
Durch die Analyse des Blasendiagramms lässt sich folgender Schluss ziehen:

① Dinatriumcocamphoamphodiacetat besitzt die stärkste Schaumstabilisierungsfähigkeit, während Laurylhydroxysulfobetain die schwächste Schaumstabilisierungsfähigkeit aufweist.

② Die Schaumstabilisierungsfähigkeit von Laurylalkoholsulfat-Tensiden ist im Allgemeinen gut, die Schaumstabilisierungsfähigkeit von Aminosäure-anionischen Tensiden ist im Allgemeinen schlecht;

Formeldesign-Referenz:

Aus der Schaumbildungs- und Schaumstabilisierungsleistung von Oberflächenaktivatoren lässt sich schließen, dass kein eindeutiger Zusammenhang zwischen beiden besteht. Das heißt, eine gute Schaumbildung bedeutet nicht zwangsläufig eine gute Schaumstabilisierung. Daher müssen wir bei der Auswahl von Tensidrohstoffen die hervorragenden Eigenschaften der Tenside voll ausschöpfen und verschiedene Tenside sinnvoll kombinieren, um eine optimale Schaumbildung zu erzielen. Gleichzeitig sollten sie mit Tensiden mit starker Entfettungswirkung kombiniert werden, um sowohl gute Schaumeigenschaften als auch eine hohe Entfettungsleistung zu erreichen.

Entfettungsleistungstest:

Ziel: Oberflächenaktivatoren mit starker abschwellender Wirkung zu identifizieren und durch Analyse und Vergleich den Zusammenhang zwischen Schaumeigenschaften und Entfettungsleistung zu ermitteln.
Bewertungskriterien: Wir verglichen die Daten der Fleckenpixel des Folientuchs vor und nach der Dekontamination mit Oberflächenaktivator, berechneten den Ausbreitungswert und bildeten den Entfettungsleistungsindex. Je höher der Index, desto stärker die Entfettungsleistung.
 

 
Aus den obigen Daten geht hervor, dass unter den angegebenen Bedingungen Ammoniumlaurylsulfat die stärkste Entfettungswirkung besitzt und zwei CMEAs die schwächste.
Aus den obigen Testdaten lässt sich schließen, dass kein direkter Zusammenhang zwischen den Schaumeigenschaften eines Tensids und seiner Entfettungsleistung besteht. Beispielsweise ist die Schaumbildung von Ammoniumlaurylsulfat, das eine starke Entfettungsleistung aufweist, unzureichend. Im Gegensatz dazu zeigt Natriumsulfonat, ein C14-16-Olefin, das eine geringe Entfettungsleistung besitzt, eine hervorragende Schaumbildung.
 

Warum schäumt das Haar umso weniger, je fettiger es ist? (Bei Verwendung desselben Shampoos).

Tatsächlich handelt es sich hierbei um ein allgemeines Phänomen. Bei fettigerem Haar reduziert sich der Schaum schneller. Bedeutet das, dass die Schaumbildung schlechter ist? Oder anders gefragt: Ist eine bessere Schaumbildung gleichbedeutend mit einer besseren Entfettungswirkung?
Aus den experimentell gewonnenen Daten ist bereits bekannt, dass Schaummenge und Schaumbeständigkeit von den Schaumeigenschaften des Tensids selbst, d. h. von seinen Schaumbildungs- und Schaumstabilisierungseigenschaften, abhängen. Die Dekontaminationsfähigkeit des Tensids wird durch die Reduzierung des Schaums nicht beeinträchtigt. Dies wurde auch durch die Bestimmung der Entfettungsleistung des Oberflächenaktivators bestätigt: Ein Oberflächenaktivator mit guten Schaumeigenschaften weist möglicherweise keine gute Entfettungsleistung auf und umgekehrt.
 
Darüber hinaus können wir auch beweisen, dass es aufgrund der unterschiedlichen Wirkungsprinzipien der beiden Verfahren keinen direkten Zusammenhang zwischen Schaum- und Tensid-Entfettung gibt.
 
Funktion des Tensidschaums:

Schaum ist unter bestimmten Bedingungen eine Form von Tensiden. Seine Hauptaufgabe besteht darin, den Reinigungsprozess angenehm und komfortabel zu gestalten. Anschließend unterstützt er die Ölreinigung, indem er dafür sorgt, dass sich das Öl unter der Einwirkung des Schaums nicht so leicht wieder absetzt und leichter abgewaschen werden kann.
 
Prinzip der Schaumbildung und Entfettung durch Tenside:
Die Reinigungskraft des Tensids beruht auf seiner Fähigkeit, die Grenzflächenspannung zwischen Öl und Wasser zu verringern (Entfettung), und nicht auf seiner Fähigkeit, die Grenzflächenspannung zwischen Wasser und Luft zu verringern (Schäumung).
Wie bereits eingangs erwähnt, sind Tenside amphiphile Moleküle, deren eine Seite hydrophil und die andere lipophil ist. Daher neigen Tenside bei niedrigen Konzentrationen dazu, an der Wasseroberfläche zu verbleiben, wobei das lipophile (wasserabweisende) Ende nach außen gerichtet ist. Sie bedecken zunächst die Wasseroberfläche, also die Wasser-Luft-Grenzfläche, und reduzieren so die Oberflächenspannung an dieser Grenzfläche.

Überschreitet die Konzentration jedoch einen bestimmten Wert, beginnen die Tenside zu aggregieren und Mizellen zu bilden, und die Grenzflächenspannung sinkt nicht weiter. Diese Konzentration wird als kritische Mizellenkonzentration bezeichnet.
 

 
Die Schaumbildungsfähigkeit von Tensiden ist gut, was darauf hindeutet, dass sie die Grenzflächenspannung zwischen Wasser und Luft stark reduzieren können. Die reduzierte Grenzflächenspannung führt dazu, dass die Flüssigkeit mehr Oberflächen bildet (die Gesamtoberfläche eines Blasenbündels ist viel größer als die von ruhigem Wasser).
Die reinigende Wirkung des Tensids beruht auf seiner Fähigkeit, die Oberfläche des Flecks zu benetzen und zu emulgieren, das heißt, das Öl zu „umhüllen“ und so dessen Emulgierung und Abwaschen mit Wasser zu ermöglichen.
 
Die Reinigungswirkung von Tensiden hängt daher mit ihrer Fähigkeit zusammen, die Öl-Wasser-Grenzfläche zu aktivieren, während die Schaumbildung lediglich ihre Fähigkeit widerspiegelt, die Wasser-Luft-Grenzfläche zu aktivieren. Die beiden Eigenschaften stehen nicht in direktem Zusammenhang. Darüber hinaus gibt es viele nicht schäumende Reinigungsmittel, wie beispielsweise Make-up-Entferner und Make-up-Entferneröl, die wir häufig im Alltag verwenden. Diese weisen ebenfalls eine starke Reinigungswirkung auf, ohne jedoch Schaum zu erzeugen. Es ist offensichtlich, dass Schaumbildung und Reinigungswirkung nicht dasselbe sind.
 
Durch die Bestimmung und das Screening der Schaumeigenschaften verschiedener Tenside können wir diejenigen mit überlegenen Schaumeigenschaften identifizieren. Anschließend müssen wir durch die Bestimmung und Rangfolge der Entfettungskraft der Tenside deren umweltschädliche Wirkung eliminieren. Durch diese Kombination können wir die Vorteile verschiedener Tenside optimal nutzen, ihre Gesamtwirkung und Leistungsfähigkeit verbessern und so eine überlegene Reinigungswirkung und ein angenehmes Anwendungserlebnis erzielen. Darüber hinaus wissen wir aus dem Wirkprinzip von Tensiden, dass Schaumbildung nicht direkt mit Reinigungskraft zusammenhängt. Diese Erkenntnis hilft uns, beim Shampoo-Gebrauch ein eigenes Urteilsvermögen zu entwickeln und das für uns geeignete Produkt auszuwählen.