超市裡的洗衣精琳瑯滿目，電視的廣告宣傳也是百花齊放，有討厭化學的、超強殺菌力的、阿嬤傳下來的，
甚至還有用碘與維他命C反應的行銷手段來吸引消費者青睞的，
少有以科學數據來對洗淨力做說明的產品，好讓消費者明白溫和到底是多溫和； 洗淨力超強到底有多強的產品數據解析提供給消費者。

【本實驗報告以科學驗證的方法】對各家洗衣精進行以下實驗與研究

以洗衣精去除生活髒汙的洗淨力作為比較，如：表面張力、臨界微胞濃度、酸鹼值與洗淨力色度，
對幾種市面上所銷售的洗衣精性能做出有數據的洗淨力分析研究。 藉此了解目前市售洗衣精的清潔力與所表達的溫和度是否吻合。

衣物清潔的作用力可分為兩種，一是機械作用力，二是清潔劑作用力，若單純以水加上機械的作用力就已經有清潔的效果，
而生活上所遇到各式各樣的髒汙如油脂、澱粉、植物色素(葉綠素、茄紅素、青花素、胡蘿蔔素等)、蛋白質、汗漬、空污等等各種造成衣物骯髒與異味的汙染物，
則可利用洗衣精的清潔力來將這些污漬去除。

【先來了解原理及成分,再介紹實驗內容】

什麼是【增強劑】？界面活性劑?

洗衣精去除髒污的原理大多是利用界面活性劑來降低水的表面張力去除污漬，透過其分子結構親水端與親油端作用於髒污，
當清潔劑達到臨界微胞濃度形成微胞則可更有效的帶走髒污達到清潔的效果。
而多元化的生活模式也帶來更多樣的生活汙染物，單純以界面活性劑的效能開始略顯不足，透過添加增強劑的方法可以提高界面活性劑的效能

早期的洗衣精最常添加的就是磷酸鹽類，它對於清潔劑的性能提升有卓越的效果，但大量的使用在洗衣精後，
排入河川造成水源優氧化對生態環境非常大的汙染，許多的國家已經開始限用或是禁止在洗衣精內添加磷為增強劑。

目前增強劑有對水中金屬離子螯合的EDTA、NTA；洗淨力增強效果的聚磷酸鹽、矽酸鹽；
pH值調整的矽酸鈉、硼酸、檸檬酸、檸檬酸鈉、碳酸鈉；防止髒污再附著的分散劑如CMC、三聚磷酸鹽；
增強表面張力降低效果的是碳酸鈉、硫酸鈉、氯化鈉等電解質；可分解蛋白質、油脂、澱粉的各種酶(酵素)等增強劑來加強界面活性劑的洗淨效果。

界面活性劑的種類依離子特性可區分為：陽離子型、陰離子型、非離子型與兩離子型的界面活性劑

在界面活性劑的使用上多依清洗目的的髒污或功能來做選用，在配方的搭配上可以透過界面活性劑的效能交互作用來增強功能上所需要的效能，
例如:溫和配方的洗面乳可以添加少許的陽離子型界面活性劑來增加泡沫的彈性；添加非離子型界面活性劑可以對油脂乳化的方式來提高去除油垢效果等配方設計，
對產品特定功效的性能提升。

為什麼要測【表面張力與臨界微胞濃度】？

界面活性劑之表面張力就像鏟子一樣把髒污從衣物表面挖起來，臨界微胞濃度則是如同運輸車一般，
當清潔劑達到臨界微胞濃度時可以有效率的把髒污打包帶走，兩個因素對清潔力與使用量有很大個關係。

越低的表面張力就越好嗎？

當然不是。太低的表面張力可能造成太強的去汙能力，會造成衣物褪色及纖維破壞，所以調配合適的配方才能溫和與洗淨兼顧。

(如上圖所示θ越接近於180o時表示界面活性劑之表面張力越小，清潔劑向纖維與污垢界面侵入力越大，則洗淨力就越明顯。)

測量表面張力的方法有毛細管法、掛環法、威廉米平板法、旋轉滴法、旋滴法、最大氣泡法與滴體積法等，

本次實驗是利用毛細管酒精濃度計來進行表面張力量測

這款酒精濃度計原就是以液體表面張力在毛細管高度來換算酒精濃度的量測器，利用這樣的器材可以快速得到各待測液體的表面張力值，
其同濃度重複數值非常的接近，剛開始校正與游標卡尺的高度關係時產生的R2決定係數值為0.9884，非常接近於1準確度自然也相對的提高。

對於油脂汙垢則是依靠界面活性劑之疏水端(親油端)來吸附油脂汙垢，當界面活性劑達到特定濃度時其疏水端相互吸引形成微胞，達到此濃度時液體的表面張力則不再降低，
所以可以透過各濃度的表面張力值來推算其臨界微胞濃度(cmc)值。當複合界面活性劑配方時，其中非離子界面活性劑對cmc值影響較大，
但可以提高對油脂乳化效能其碳鏈以C6～C11及C16～C18之清潔效果較好，這樣的複合配方就可以非常有效提高產品溫和度與清潔效果，
只是在界面活性劑相容性伍配時需注意分離與沉澱現象。

【實驗開始】

【實驗工具】酒精濃度玻璃毛細測量器、游標卡尺 、白色布塊、電腦、掃描器、攪拌器、玻璃燒杯數個、乙醇 、水質酸鹼值測量儀

【前置作業】將融合汙染物加熱攪拌均勻融化，將白色布塊投入汙染物中

汙染物為日常所見容易汙染衣物的食品、醬料及飲料，將已汙染的布料放置，待檢測洗衣精清潔力。

【酸鹼值】pH值測量

將洗衣精稀釋至1.25%溶液取400mL於燒杯中，測量溶液酸鹼值取出此值。

最容易評估洗衣精溫和度的指標便是『酸鹼值』，手洗衣物時選用越趨近於中性的洗衣精則對於手部肌膚來說較不會造成乾澀與不適的現象。
由於紡織科技進步，現在的衣物布料多以聚脂纖維或是各種複合材質所織成，大多數的衣物洗滌指標也多建議使用中性洗劑來清洗，
避免長時間使用鹼性洗衣精造成衣物脆化或侵蝕纖維情況。而洗滌之後的廢水排入河川到海洋，高鹼性的洗衣精所造成的環境影響也相對較大，
其微小的濃度就可造成水質酸鹼的變化，如最早出現的石化界面活性劑ABS到非離子界面活性劑的NPEO與NP,
都是因為造成高度的環境汙染與環境荷爾蒙汙染而逐漸被禁止使用，所以酸鹼值越趨近於中性與高生物分解度的洗衣精產品則越受到消費市場的青睞。

從上圖來看界面活性劑酸鹼值與洗淨力的關係，pH值越高則洗淨力越強，所以在本次測試的樣品中可以看到有pH>10的產品，洗淨力相對於其他產品是比較高的，
可見於單一配方界面活性劑酸鹼值與洗淨力兩者之間的關係，
相對來說若要中性兼顧洗衣精清潔力的配方則需要有複配界面活性劑交互增效與利用增強劑設計來提升中性洗劑的洗淨力。

STR-PROWASH舒亦淨為中性且兼具有優異的洗淨力，因此製作難度上也比高鹼性洗劑高出許多，
在實務上的調配中太高的酸鹼值變化會造成界面活性劑分離、層析、沉澱、變色與效能喪失的現象，
利用酸鹼調配多以檸檬酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鈉、聚磷酸鹽、偏磷酸鹽、矽酸鹽、硼酸鹽、檸檬酸、硼酸等物質，
而這些物質除了對於界面活性劑的酸鹼值影響之外還會增強洗淨力，所以也常應用為清潔劑配方中的增強劑。

其中『酵素』的使用上卻有相當高的難度在酵素活性保持，酸鹼值是影響酵素活性的很大因素及常使用的SLS、SLES界面活性劑會造成蛋白質變性破壞其結構，
蛋白質結構破壞後自然其應有的活性就會喪失，所以在配方上的調配難度又更加地提高，如何利用合適的界面活性劑與各種離子來安定酵素活性則是配方調配的重要關鍵之一。

從清潔力的比較來看，STR專業洗衣精、P牌洗衣精、S牌洗衣精都有卓越的清潔力表現，其中P牌洗衣精與S牌洗衣精是屬於偏鹼性的配方設計，
從成分表看出STR專業洗衣精與P牌洗衣精兩者都有蛋白質分解酵素添加，可見於配方中應用酵素來提高界面活性劑的清洗效能是很明顯的，
而這樣的蛋白質成分對環境的影響相對於其他無機增強劑來說是微乎其微。

【洗淨力色度】電腦精準數據

1.攪拌棒固定位置後，將汙染布塊投入燒杯中攪拌3分鐘，再以清水攪拌3分鐘洗淨。(共進行兩次清洗)

(原始布片值為235.06)

從清洗後之潔淨度來看則看出各產品相同濃度的洗淨效果，在O牌洗衣精與L牌洗衣精的清洗樣本1與2的落差非常的大，
表示需要更大濃度的洗衣精才能均勻的清洗髒汙，而洗淨力前二名的P牌洗衣精、STR專業洗衣精的洗淨樣本1與2的潔淨表現就很平均，
可見於相同低濃度的洗劑就具有較高的清潔力表現。

【表面張力】 測試

使用毛細酒精濃度計來進行表面張力測試，利用表面張力於毛細管作用來推算酒精濃度數值。

(1)將游標卡尺固定 (2)調配校正溶液 、純水 、95%乙醇 、50%乙醇 、30%乙醇 、10%乙醇 (3)測量校正溶液高度

已知各乙醇濃度之表面張力值(mN/m)

【各洗衣精量測後高度數據利用決定曲線關係公式計算出表面張力】

在測試產品中具有低表面張力產品並不一定具有高清潔力，如A牌洗衣精所測得知表面張力一直維持在24-25(mN/m)為最低表面張力表現測試樣品且臨界微胞濃度也不明顯，
判斷應是有其他添加物影響測定值，【STR專業洗衣精】雖有較高表面張力但卻能有卓越的洗淨力表現，
可見於洗衣精在配方設計上並不以單一界面活性劑性能為準需整合各種界面活性劑之交互增效能力與增強劑能力才能有好的清潔力表現，
如在配方中加強對油脂乳化的效果則可強化對油脂髒污的清潔能力，添加蛋白質分解酵素，
則能提高分解蛋白質髒污的功效去除衣物上的汗漬或分泌物。但若是單以追求降低表面張力的方法則可添加氯化鈉就能有很明顯的增強效果。

綜合分析－SUMMARY

如本次以相同濃度進行洗淨力測試的狀況，臨界微胞濃度之高低與清潔率並沒有成反比現象出現。

若以中性(pH7±1)配方的清潔率來看，大多數的洗衣精清潔率都不高除了STR專業洗衣精產品有傑出的洗淨力表現，
可見於中性配方與清潔力的調配難度相對於鹼性配方要高出許多，從較高的表面張力與臨界微胞濃度看來STR專業洗衣精的刺激性與纖維破壞性都很低，
其溫和度與環境親和度都有非常好表現。