Разработка единой теории моющего действия, которая могла бы дать объяснение всем составляющим элементам моющего процесса, является труд­ной проблемой. Это объясняется сложностью системы моющий раствор — очищаемая поверхность — загрязнитель. Эффективность моющего процесса зависит от многих факторов: от свойств моющего раствора (состава, кон­центрации компонентов, температуры и т. д.), свойств очищаемой поверхности, характера и интенсивности загрязнения, а также от времени нребывапич за­грязнителей на поверхности.

Ранние теории моющего действия объясняют в основном отдельные явле­ния, в той или иной мере сопутствующие моющему процессу. Такими теориями являются эмульсионная и суспензионная, теория ориентации и др. В 30-х го­дах П. А. Ребипдером была разработана теория моющего действия, охваты­вающая все основные стороны этого явления. Согласно этой теории моющий процесс обусловлен поверхностной активностью растворов и способностью моющих веществ образовывать адсорбционные пленки, обладающие высокой механической прочностью. Наличие у раствора лииь одного из этих свойств не обеспечивает проявления моющего действия. Так, известен ряд веществ, которые обладают поверхностной активностью, по моющее действие их рас­творов незначительно, поскольку они пе образуют прочных поверхностных пленок. Такими веществами являются жирные кислоты, спирты и др. В соот­ветствии с теорией П. А. Ребнпдера макснмалвное моющее действие прояв­ляется при определенной (оптнмалыюй) стспепп дисперсности (коллоидности) моющего раствора.

На первой стадии моющий процесс определяется способностью ПАВ к адсорбции на межфазной поверхности раствор — загрязнитель и раствор — очищаемая поверхность. При очистке от масляных загрязнений частицы от­рываются от обрабатываемой поверхности и переходят в моющую ванну только в том случае, если выполняется условие (10.6). Если жидкая органи­ческая фаза (масляные загрязнители) смачивает очищаемую поверхность, то в результате действия моющего раствора частицы загрязнителя собитаюгся в шарики (глобулы), которые легко отделяются от поверхности и переходят в моющий раствор (рис. 77). Отделению частиц загрязнителей от поверхности способствует также механическое воздействие. Далее масляные загрязнители подвергаются в растворе описанным выше коллоидно-химическим превраще­ниям (эмульгирование, солюбилизацня и т. д.).

При удалении твердых загрязнений частицы смачиваются растворами моющих веществ с образованием вокруг них адсорбционных слоев. При этом раствор проникает в отдельные трещины, имеющиеся в частицах, и разобщает их вследствие ослабления связующих сил. Диспергированные частицы загряз­нений удаляются с очищаемой поверхности механически, а также под влия­нием сил электростатического отталкивания, так как заряд очищаемой по­верхности и частиц одинаков.

Рис. 77. Схема удаления мас­ляного загрязнения.

Таким образом, суммарная энергия, затрачиваемая на удаленно загряз Ионии с поиермкк'ш, включает работу, обусловленную фн шкн мпмнктмши явлениями, и механическую работу. Роль ПАВ в моющем процессе Uumuiioi К уменьшению вклада необходимых усилии для достижения требуемою мою щего эффекта. Прн удалении загрязнении затрачивается энергия иа преодоле­ние адгезионной связи частнц с поверхностью, а также когсзионных сил между частицами загрязнении.

Эффективность удаления загрязнения зависит от продолжительности прс быватшя ею на очищаемой поверхности Это объясняется не столько адгезион­ной силон между частицами загрязнений и поверхностью, возрастающей по мере пребывания загрязнения на нонерхностн, сколько наличием и каждом загрязнении как бы двух разновидностей, значительно различаю­щихся но степени Tlx смываемости. По мерс «старения» загрязнения происхо­дит образование трудноудаляемой разновидности [299]. Эффективность мою­щего процесса коррелирует со скоростью установления равновесного поверх­ностного натяжения:

N Л + Bk+Ck*

Где N — степень удаления загрязнений, '0; А. В, С — эмпирические констан­ты; K—константа скорости установления равновесного поверхностного на­тяжения.

Интересна работа [300], в которой выяснено влияние типа образующейся в моющей ванне эмульсин па эффективность удаления масляных загрязнении. Максимальный моющий эффект проявляется при обращении фаз эмульсин (or типа масло — вода к эмульсии вода — масло). Концентрация ПАВ, соответ­ствующая обращению фаз, зависит от вида моющего вещества, масляного за­грязнения, температуры ванны, а также от концентрации электролитов в рас­творе. В области, соответствующей обращению фаз эмульсин, объем пены, образующейся в системе, максимальный, что указывает па определенную связь между пенообразующей способностью и моющим действием.

В работе [301] изучали эффективность удаления ныли с металлической окрашенной поверхности в зависимости от времени контакта с моюшпи рас­твором (водой) в статических условиях, т. е. без динамического действия струн жидкое Hi на частицы. Эта работа показала, что независимо oi концентра­ции ПАВ, в частности сульфонола НП-1. решающую роль прн очистке по­верхностей играет рН среды. Более эффективное удаление пылн происходит при использовании кислых и щелочных растворов по сравнению с пентралв-

Ними. Этот вывод согласуется с результатами работы [294], в которой ис­следовалась очистка металлических пластин от жировых загрязнений.

Известно, что адсорбция ПЛВ на поверхности кварцевой пыли дости­гает максимального значения через 30 мин. Максимальное моющее действие раствора, как это видно из рнс. 78, проявляется через 3—5 мин. Из этого следует, что для достижения большего моющего эффекта достаточна лишь определенная степень адсорбции моющего вещества. В щелочной и кислой ■средах концентрация ПАВ практически не влияет на степень удаления пыли (кривые 3,6 и 7), тогда как при р//»5 (кривые / и 5) увеличение концентра­ции ПАВ несколько повышает эффективность очистки поверхности. Вероятно, это объясняется тем, что в щелочной и кислой средах на удаление пыли оказывает влияние заряд поверхности покрытий.

Теоретическое исследование энергетических параметров элементарного акта отделения частиц масляного загрязнения от твердой поверхности пока­зало [302], что этот процесс характеризуется работой, в результате соверше­ния которой пленка загрязнителей собирается в капли, и механической рабо­той, затрачиваемой на отрыв капель от очищаемой поверхности. Основной энергетический барьер, который должен быть преодолен в моющем дей­ствии,— работа адгезии При удалении капель масла эта работа изменяется примерно на 10 порядков при изменении краевого угла смачивания от 1 до

179° При очистке моющими растворами продолжительность их действия па очищаемую поверхность и загрязнения недостаточна для полного шнершеиия основных физико-химических процессов, н, следовательно, максимальная эф­фективность очистки не достигается. Моющее действие можно усилить, если загрязненную поверхность вначале смочить раствором, а через 3—5 мни об­мыть подои.

Данные, приведенные в табл. 12 и 13, показывают зависимость чффекIнв - ности удаления пыли от типа и концентрации ПАВ, солей, а также от спо­соба обработки поверхности [51, 301]. Растворы сульфонола НП-1 обладают более эффективным моющим действием, чем растворы препарата ОП-Ю. Из исследованных солей только фосфаты заметно увеличивают моющий эффект растворов ПАВ, что обусловлено их поверхностно-активными и сильно пеп - тизирующими свойствами, а также тем, что они вызывают щелочную реакцию раствора, при которой наблюдается наиболее быстрая адсорбция ПАВ. Метод обработки с предварительным нанесением раствора ПАВ на запыленную по­верхность и смыванием его водой (вариант 1) дает больший моющий эффект, чем метод двукратного погружения в моющий раствор без предварительного нанесения его па поверхность (вариант 2), поскольку в первом случае более полно протекают смачивапнс и адсорбция.

Для оценки эффективности удаления ныли с окрашенных поверхностей в условиях, приближенных к условиям обычной мойки, запыленные нлаепшы закрепляли внутри прозрачного бокса п обрабатывали одним нз способов: 1) нанесение моющего раствора и выдерживание его на поверхности в тече­ние 5 мин, обмывка водой; 2) обмывка водой и 3) обмывка моющим рас­твором. Моющий раствор (воду) подавали на обрабатываемую поверхность пз брандспойта или центробежного рас­пылителя под давлением 2-Ю5 Н/м2. 30 В качестве моющего раствора применя - ^ ли раствор, содержащий 0,25% сульфо­нола НП-1 и 0,5% фосфата натрия, J рН«13. Некоторые пластины перед за - ъ пылеиием «замасливали» раствором ав - т go тола в бензине, толщина слоя масла со - 5 станляла 5—8 мкм. S

С:

Рис. 79. Зависимость эффективности ^ удаления пыли от расхода воды прн об - а ю мывке поверхностен с помощью центро - J бежного распылителя: ^

1 — обмывка водой «замасленных» и запылен - И ных пластин; 2 — нанессние моющего раствора t с последующей обмывкой водой «замаслен-

Ных» и запыленных пластин; 3 — обмывка во - ---------------------------

Дой напиленных пластин; 4 — напссеннс мою- 0 5 10 15 20 Щсю раствора с последующей обмывкой полой РйСХОд воды Л/м2

Зальщенных пластин. ' '

Данные об эффективности удаления пыли с помощью струйного бранд­спойта приведены в табл. 14, а центробежным распылителем — на рис. 79. Эти данные подтверждают, что предварительное нанесение моющего раствора на запыленную поверхность значительно повышает эффективность удаления пы­ли н позволяет в несколько раз снизить расход воды при достижении одина­ковой степени очистки. Эффективность очистки при использовании раствора несколько выше.