Khi được thêm vào bột giặt, các chất hoạt động bề mặt làm thay đổi cách nước vận hành bằng cách phá vỡ các liên kết hydro giữa các phân tử nước, nhờ đó giảm sức căng bề mặt khoảng 40–50% so với nước thông thường. Điều này có ý nghĩa gì? Dung dịch tẩy rửa lan rộng trên quần áo nhanh hơn nhiều thay vì tạo thành những giọt nước tròn lăn trên bề mặt và đứng yên tại chỗ. Các chất tẩy rửa này có cấu trúc lưỡng cực (amphiphilic), trong đó một phần ưa nước và phần còn lại kỵ nước. Thiết kế đặc biệt này cho phép chúng thấm sâu vào sợi vải, kể cả những loại vải dệt chặt chẽ nhất. Kết quả thử nghiệm cho thấy chúng có khả năng làm ướt hoàn toàn bề mặt nhanh gấp khoảng ba lần so với khi không sử dụng bất kỳ chất hoạt động bề mặt nào. Hãy tưởng tượng việc làm sạch vết dầu mỡ mà không có chúng — nước sẽ chỉ lăn tròn và trượt ngay khỏi những vùng nhờn bóng này, để lại những vết bẩn dai dẳng mà chẳng ai muốn nhìn thấy sau khi giặt đồ.
Khi đã được đưa vào sợi vải, các phân tử chất hoạt động bề mặt định hướng phần đuôi kỵ nước của chúng về phía các vết bẩn dạng dầu, trong khi phần đầu ưa nước vẫn gắn kết trong nước. Tại nồng độ micelle tới hạn (thường là 0,01–0,1% trong dung dịch giặt), chúng tự tổ chức thành các micelle hình cầu bao bọc mỡ và các hạt bụi bẩn. Quá trình này làm tan các vết bẩn vốn không tan trong nước bằng cách:
Độ ổn định của micelle đảm bảo các vết bẩn lơ lửng luôn duy trì trong dung dịch giặt và được loại bỏ hoàn toàn trong quá trình xả—các nghiên cứu cho thấy tỷ lệ giữ lại vết bẩn đạt 98% trong các hệ chứa chất hoạt động bề mặt, so với chỉ 35–40% trong các hệ không chứa chất hoạt động bề mặt. Cơ chế này đặc biệt hiệu quả đối với các vết bẩn khó xử lý như dầu máy và các công thức mỹ phẩm.
Khi nói đến việc loại bỏ những loại dầu mỡ cứng đầu, chất hoạt động bề mặt phát huy tác dụng kỳ diệu của chúng bằng cách phân hủy các chất này thành những giọt nhỏ li ti lơ lửng trong nước. Tuy nhiên, chúng không đơn thuần chỉ hòa tan mọi thứ; thay vào đó, chúng thực tế giữ cho những giọt này không kết tụ lại với nhau trong suốt quá trình giặt. Điều này có nghĩa là các hạt bụi bẩn sẽ duy trì trạng thái lơ lửng thay vì lắng trở lại lên vật phẩm mà chúng ta đang cố làm sạch. Các chất tẩy rửa thông thường đơn giản không thể giữ được bụi bẩn như chất hoạt động bề mặt, đặc biệt là trong điều kiện rung lắc và xả nước liên tục diễn ra trong các chu kỳ giặt thông thường. Đó chính là lý do vì sao chất hoạt động bề mặt nổi bật rõ rệt khi xử lý các vết bẩn dai như sốt mì Ý còn sót lại hoặc các vệt mồ hôi sau buổi tập gym — những tình huống mà nước thường hoàn toàn bất lực.
Bọt thực tế đóng một vai trò khá quan trọng về mặt cơ học trong quy trình giặt. Khi quần áo di chuyển trong máy giặt, bọt hoạt động như một lớp đệm giữa các loại vải, tạo ra lực ma sát bổ sung giúp loại bỏ những hạt bụi bẩn cứng đầu bám sâu trong sợi vải. Tuy nhiên, điều mà đa số người dùng không nhận ra là: việc xuất hiện nhiều bong bóng không đồng nghĩa với hiệu quả làm sạch cao hơn của chất tẩy rửa. Quá nhiều bọt thực tế có thể gây ra vấn đề, vì nó làm giảm hiệu quả của chu kỳ xả và gây lãng phí nước để loại bỏ toàn bộ lượng bọt thừa này. Đó là lý do vì sao các sản phẩm giặt hiện đại ngày nay đã được đặc chế nhằm tạo ra vừa đủ bọt để thực hiện đúng chức năng của mình, mà không để lại cặn bẩn hay buộc máy giặt phải vận hành quá tải. Các thử nghiệm cho thấy những công thức hiệu suất cao này — sử dụng chất tạo bọt giảm thiểu — vẫn đảm bảo làm sạch quần áo một cách triệt để đồng thời tiết kiệm nước, từ đó bác bỏ quan niệm lỗi thời rằng 'càng nhiều bọt càng làm sạch tốt hơn'.
Hầu hết các chất tẩy rửa giặt đồ đều phụ thuộc mạnh vào các chất hoạt động bề mặt anion, đặc biệt là những loại chứa muối sunfonat alkylbenzen mạch thẳng (LAS). Các hợp chất này hoạt động hiệu quả nhờ khả năng làm sạch vượt trội, dễ hòa tan trong nước và chi phí sản xuất tương đối thấp. Điều làm chúng trở nên đặc biệt là phần đầu mang điện tích âm có khả năng bám chặt vào các hạt bụi mang điện tích dương. Nhờ đó, chúng giúp loại bỏ hiệu quả các vết dầu mỡ và vết bẩn cứng đầu trên bề mặt vải. Ngoài ra, các chất hoạt động bề mặt này tạo ra bọt có chất lượng tốt trong quá trình giặt, từ đó hỗ trợ làm sạch thêm bằng chuyển động cơ học. Mặc dù hiện có nhiều loại chất hoạt động bề mặt khác, nhiều nhà sản xuất vẫn ưu tiên sử dụng các sản phẩm dựa trên LAS cho mục đích sử dụng hàng ngày trong hộ gia đình.
Xét về mặt chi phí, việc sản xuất chất hoạt động bề mặt anion tốn kém thấp hơn khoảng 20–30% so với các chất hoạt động bề mặt không ion tương ứng, thế nhưng hiệu quả làm sạch của chúng vẫn không thua kém — thậm chí còn tốt hơn. Đối với các nhà sản xuất, lợi thế về giá này cho phép họ tăng cường hiệu lực làm sạch trong sản phẩm của mình, thường đạt nồng độ lên tới khoảng 28% trong các loại bột giặt cao cấp, đồng thời vẫn giữ mức giá hợp lý cho người tiêu dùng. Tuy nhiên, có một điểm hạn chế: các hợp chất này thường giảm hiệu lực khi tiếp xúc với canxi và magiê có trong nước cứng. Nhưng quý khách đừng lo — ngành công nghiệp đã sớm tìm ra giải pháp khắc phục vấn đề này bằng cách phối trộn chúng với các chất hoạt động bề mặt không ion. Hiện nay, đây gần như là quy trình tiêu chuẩn trong hầu hết các công thức sản xuất chất tẩy rửa. Nhìn tổng quan hơn, các chất hoạt động bề mặt anion chiếm khoảng 70% thị phần toàn cầu đối với các sản phẩm vệ sinh gia dụng. Chúng thực sự là những thành phần thiết yếu đối với bất kỳ nhà sản xuất nào muốn mở rộng quy mô sản xuất mà không làm giảm hiệu quả làm sạch.
Khi được trộn với nhau, chất hoạt động bề mặt không ion và anion phối hợp rất hiệu quả. Các chất hoạt động bề mặt anion đặc biệt xuất sắc trong việc loại bỏ dầu mỡ khỏi bề mặt, trong khi các chất không ion lại giúp duy trì độ ổn định trong điều kiện nước cứng và hoạt động tốt hơn khi giặt ở nhiệt độ thấp. Một trong những lợi ích chính của chất hoạt động bề mặt không ion là chúng không bị kết tủa bởi các ion canxi và magiê gây phiền toái có mặt trong nước máy tại khu vực này. Điều này đồng nghĩa với việc ít bụi bẩn hơn bị tái lắng đọng trở lại lên vải trong quá trình giặt, đồng thời các micelle vẫn giữ nguyên cấu trúc ngay cả khi hàm lượng khoáng chất trong nước cao. Khi kết hợp với nhau, những chất hoạt động bề mặt này làm giảm sức căng bề mặt hiệu quả hơn nhiều ở nhiệt độ thấp so với khi sử dụng riêng lẻ, nhờ đó chúng đặc biệt hữu ích trong giặt bằng nước lạnh—nơi tiết kiệm năng lượng là yếu tố quan trọng nhất.
Nghiên cứu cho thấy các hỗn hợp như vậy làm giảm tỷ lệ giặt lại lên đến 40% ở những khu vực có nước cứng và cho phép giảm nồng độ chất hoạt động bề mặt từ 15–25% mà không làm giảm hiệu quả làm sạch. Kết quả là khả năng làm sạch đồng đều, đáng tin cậy trên nhiều điều kiện nước và dải nhiệt độ khác nhau—mà không phải đánh đổi về chăm sóc vải hay hiệu quả sử dụng tài nguyên.
Chất hoạt động bề mặt là các hợp chất được bổ sung vào bột giặt nhằm giảm sức căng bề mặt của nước, giúp dung dịch làm sạch lan nhanh trên bề mặt vải. Chúng hỗ trợ hòa tan dầu mỡ và bụi bẩn bằng cách hình thành các micelle bao quanh chúng, từ đó nâng cao hiệu quả loại bỏ.
Chất hoạt động bề mặt nhũ hóa các vết bẩn dầu mỡ, phá vỡ chúng thành những giọt nhỏ li ti lơ lửng trong nước. Điều này ngăn chặn hiện tượng tái kết tụ của dầu mỡ và việc chúng bám trở lại lên vải trong quá trình giặt.
Các chất hoạt động bề mặt anion được ưa chuộng vì chúng loại bỏ hiệu quả bụi bẩn và vết bẩn, dễ hòa tan trong nước và chi phí sản xuất thấp.
Bọt trong bột giặt đóng vai trò như một lớp đệm giữa các sợi vải, hỗ trợ quá trình khuấy cơ học để loại bỏ bụi bẩn. Tuy nhiên, lượng bọt quá nhiều có thể làm giảm hiệu quả xả sạch, do đó hiện nay các loại bột giặt được thiết kế để tạo ra lượng bọt ở mức tối ưu.
EN