Waschmittel

Hintergrund

Die ersten Seifen wurden in der Antike auf verschiedene Weise hergestellt, am häufigsten durch Kochen von Fetten und Asche. Archäologen, die im alten Babylon Ausgrabungsstätten ausgruben, haben Beweise dafür gefunden, dass solche Seifen bereits 2800 v. Chr. verwendet wurden. Im zweiten Jahrhundert n. Chr. stellten die Römer regelmäßig Seife her, deren Herstellung sie wahrscheinlich schon früher begonnen hatten.

In Europa ging die Verwendung von Seife im Mittelalter zurück. Im 15. Jahrhundert wurde seine Verwendung und Herstellung jedoch wieder aufgenommen, und eine in Kastilien, Spanien, hergestellte Seife auf Olivenölbasis wurde in vielen Teilen der bekannten Welt verkauft. Die heute noch erhältliche Kastilienseife hat sich ihren Ruf als hochwertiges Produkt bewahrt.

Während der Kolonialzeit und des 18. Jahrhunderts stellten die Amerikaner ihre eigene Seife zu Hause her, wo die meisten ihre Produktion fortsetzten, bis sich die Seifenherstellung in den 1930er Jahren von den Privathaushalten zu einer Industrie entwickelte. Das erste Waschmittel oder Kunstseife wurde während des Ersten Weltkriegs in Deutschland hergestellt. 1946 erschien das erste Waschmittel mit einem Tensid (ein oberflächenaktives Mittel oder eine Seife) und ein Builder (eine Chemikalie, die die Leistung des Tensids verbessert und den Waschprozess auf andere Weise effektiver macht). Angetrieben von wirtschaftlichem Wohlstand und der Entwicklung relativ preiswerter Waschmaschinen nach dem Zweiten Weltkrieg stiegen die Waschmittelverkäufe in die Höhe; 1953 hatten sie die Seifenverkäufe in den Vereinigten Staaten übertroffen.

Rohstoffe

Obwohl Waschmittel allgemein als "Seife" bezeichnet wird, handelt es sich tatsächlich um eine synthetische Kombination, die ähnlich wie Seife funktioniert, mit einigen wesentlichen Verbesserungen. Seife reinigt, weil jedes Seifenmolekül aus einer Kohlenwasserstoffkette und einer Carboxylgruppe (Fettsäuren) besteht, die zwei wichtige Funktionen erfüllen. Das Carboxylatende des Seifenmoleküls ist hydrophil, was bedeutet, dass es von Wasser angezogen wird, während das Kohlenwasserstoffende des Moleküls sowohl hydrophob (durch Wasser abgestoßen) als auch von Öl und Fett im Schmutz angezogen wird. Während sich das hydrophobe Ende eines Seifenmoleküls an Schmutz anlagert, heftet sich das hydrophile Ende an Wasser. Der am Carboxylat-Ende des Moleküls anhaftende Schmutz wird chemisch von der zu reinigenden Kleidung in das Waschwasser geschleppt. Richtiges Aufrühren und Spülen der Kleidung fördert den Reinigungsprozess.

Die größte Schwierigkeit bei der Verwendung von Seife zum Reinigen von Wäsche zeigt sich, wenn sie in hartem Wasser verwendet wird – Wasser, das reich an natürlichen Mineralien wie Kalzium, Magnesium, Eisen und Mangan ist. Wenn diese Chemikalien mit Seife reagieren, bilden sie einen unlöslichen Quark, der als -Niederschlag bezeichnet wird. Der Niederschlag lässt sich nur schwer ausspülen, hinterlässt sichtbare Ablagerungen auf der Kleidung und macht den Stoff steif. Selbst nicht besonders hartes Wasser bildet mit der Zeit Ausfällungen.

Während die in Seifen verwendeten Kohlenwasserstoffe im Allgemeinen aus Pflanzen oder Tieren stammen, können die in Waschmitteln verwendeten Kohlenwasserstoffe aus Erdöl gewonnen werden. Durch die Zugabe von Schwefelsäure zum verarbeiteten Kohlenwasserstoff entsteht ein Molekül, das den Fettsäuren in Seife ähnelt. Durch Zugabe eines Alkalis zur Mischung entsteht ein Tensidmolekül Bei der Mischmethode zur Herstellung von Pulverwaschmitteln werden die Inhaltsstoffe – Tensid, Builder, Antivergrauungsmittel und Parfums – verwendet. werden einfach in einem Mischer vermengt, auf ein Förderband abgegeben und entsprechend verpackt. Diese Methode wird von kleineren Unternehmen bevorzugt. das sich nicht mit den Mineralien in hartem Wasser verbindet, wodurch die Ansammlung von Niederschlägen vermieden wird.

Moderne Waschmittel enthalten neben einem Tensid noch einige weitere Inhaltsstoffe. Zu den bedeutendsten gehören Builder, Chemikalien, die mehreren Zwecken dienen. Vor allem erhöhen sie die Effizienz des Tensids. Sie binden auch Mineralien in hartem Wasser, was bedeutet, dass sie sie in Lösung halten und verhindern, dass sie ausfallen. Darüber hinaus können Builder Öl und Fett zu winzigen Kügelchen emulgieren, die weggespült werden können. Einige, wie Natriumsilikat, hemmen die Korrosion und tragen dazu bei, dass das Waschmittel die Waschmaschine nicht beschädigt. Noch andere Builder tragen zum chemischen Gleichgewicht des Waschwassers bei und sorgen dafür, dass es zu einem effektiven Waschen beiträgt.

Moderne Waschmittel enthalten mehrere andere Inhaltsstoffe, darunter Antivergrauungsmittel, Chemikalien, die verhindern, dass sich Schmutz auf der gewaschenen Kleidung absetzt. Fluoreszierende Aufheller sind ebenfalls üblich. Durch die Umwandlung von unsichtbarem ultraviolettem Licht in sichtbares blaues Licht tragen diese dazu bei, Helligkeit oder Weißheit beizubehalten. Sauerstoffbleichmittel wie Natriumperborat verbessern die Waschkraft der Mischung, insbesondere bei phosphatarmen oder phosphatfreien Produkten, und helfen auch, einige Arten von Flecken zu entfernen. Verarbeitungshilfsmittel wie Natriumsulfat werden auch verwendet, um Anbackungen zu verhindern und die Produktdichte zu standardisieren.

Enzyme und Duftstoffe finden sich auch in handelsüblichen Waschmitteln. Enzyme (eine Art Protein) zersetzen einige Flecken, um sie leichter entfernen zu können, und sind ein wesentlicher Bestandteil in verschiedenen Einweichprodukten, die zur Behandlung stark verschmutzter Kleidung vor dem Waschen verwendet werden. Parfüms oder Duftstoffe überdecken den Geruch des Schmutzes und jeglichen chemischen Geruch des Waschmittels selbst. Schaumkontrollmittel spielen auch in Waschmitteln eine Rolle – zu viel Schaum kann mechanische Probleme mit einer Waschmaschine verursachen.

Der Herstellungsprozess
Prozess

Obwohl es drei Möglichkeiten zur Herstellung von Trockenwaschmittel gibt, werden heute nur noch zwei verwendet. Bei dem von kleineren Unternehmen bevorzugten Blender-Verfahren werden die Zutaten vor dem Verpacken in großen Bottichen gemischt. Die verwendeten Maschinen sind sehr groß:Ein gewöhnlicher Mischer fasst 4.000 Pfund (1.816 Kilogramm) an gemischtem Material, aber die Mischer können Lasten von 500 bis 10.000 Pfund (227 bis 4.540 Kilogramm) aufnehmen. Nach Industriestandards sind dies kleine Chargen, für die das Mischverfahren ideal ist. Obwohl ein gewisses Absetzen auftreten kann, ist das resultierende Waschmittel von hoher Qualität und kann mit Waschmitteln konkurrieren, die durch andere Verfahren hergestellt werden. Das zweite gebräuchliche Herstellungsverfahren wird als Agglomerationsverfahren bezeichnet. Im Gegensatz zum Mixer-Verfahren ist es kontinuierlich, was es zur Wahl sehr großer Waschmittelhersteller macht. Der Agglomerationsprozess kann zwischen 15.000 und 50.000 Pfund (6.800 und 22.700 Kilogramm) Waschmittel pro Stunde produzieren. Beim dritten Verfahren werden trockene Zutaten in Wasser gemischt, bevor sie mit heißer Luft getrocknet werden. Obwohl das resultierende Produkt von hoher Qualität ist, haben die Brennstoffkosten und die technischen Probleme, die mit der Entlüftung, Wiedererwärmung und Wiederverwendung der Luft verbunden sind, dazu geführt, dass dieses Verfahren weitgehend durch die Agglomeration ersetzt wurde.

Der Mixprozess

• 1 Zuerst werden die Zutaten in eine von zwei Maschinen geladen:einen Taumelmischer oder einen Bandmixer. Der Taumelmischer in Form eines rechteckigen Kastens wird von einer Maschine von außen gedreht und geschüttelt, während der Bandmixer ein Zylinder mit Klingen zum Schaben und Mischen der Zutaten ist. Nachdem die Zutaten im Mixer gemischt wurden, wird eine Tür am Boden der Schüssel geöffnet. Während der Mixer die Zutaten noch rührt, wird die Mischung auf ein Förderband oder eine andere Kanalisierungsvorrichtung laufen gelassen. Das Band transportiert das Waschmittel dann in einen anderen Bereich der Fabrik, wo es in Kisten oder Kartons zur Lieferung an Großhändler oder Distributoren abgeworfen werden kann.

Der Agglomerationsprozess

• 2 Bei dieser Methode werden die trockenen Zutaten für ein Waschmittel zuerst in eine große Maschine, bekannt als Shuggi-Agglomerator , eingefüllt (Shuggi ist der Hersteller). Im Agglomerator vermischen scharfe, wirbelnde Klingen das Material zu einer feinen Konsistenz; der Prozess ähnelt der Texturierung von Lebensmitteln in einer Küchenmaschine.
• 3 Nach dem Mischen der trockenen Bestandteile werden flüssige Bestandteile durch in die Wände des Agglomerators eingebaute Düsen auf die trockene Mischung gesprüht. Das Mischen wird fortgesetzt, wodurch eine exotherme (wärmeerzeugende) Reaktion auftritt. Die resultierende Mischung ist eine heiße, viskose Flüssigkeit, ähnlich wie Gelatine, die nicht ausgehärtet ist.
• 4 Als nächstes lässt man die Flüssigkeit aus dem Agglomerator fließen. Wenn es die Maschine verlässt, sammelt es sich auf einem Trockenband, wo es durch seine eigene Hitze, Lufteinwirkung und Heißluftgebläse bröckelig wird – leicht zu zerkleinern oder zu zerbröckeln. Das neu hergestellte Waschmittel wird dann pulverisiert und durch Klassiersiebe gepresst, die dafür sorgen, dass keine großen Klumpen sortenreiner Produkte auf den Markt gelangen. Das Ergebnis dieses Prozesses ist ein Trockenwaschmittel, das aus Granulaten des Mischwaschmittels besteht.

Die Aufschlämmungsmethode

• 5 Bei diesem Verfahren werden die Zutaten in Wasser gelöst, um eine Aufschlämmung zu erzeugen. Mit einer Pumpe wird die Aufschlämmung durch Düsen im oberen Bereich eines kegelförmigen Behälters geblasen, während gleichzeitig heiße, trockene Luft in den Boden des Kegels gedrückt wird. Während die Aufschlämmung trocknet, fallen "Kügelchen" des Trockenwaschmittels auf den Boden des Kegels, wo sie zum Verpacken gesammelt werden können.

Flüssigwaschmittel

• 6 Wenn das Waschmittel flüssig und nicht pulverförmig sein soll, wird es einfach – nachdem alle Zutaten vermischt sind – mit einer Lösung aus Wasser und verschiedenen Chemikalien, den sogenannten Lösungsvermittlern, vermischt. Die Lösungsvermittler helfen, dass sich Wasser und Reinigungsmittel vollständiger und gleichmäßiger vermischen.

Qualitätskontrolle

Die Hersteller überwachen ständig die Qualität ihrer Waschmittel und verwenden dieselben Testmethoden, um die Wirksamkeit neuer Produkte zu beurteilen. Bei einem Verfahren wird Licht auf ein verschmutztes und anschließend im Testwaschmittel gewaschenes Stoffstück gestrahlt. Der Um flüssiges Waschmittel herzustellen, wird das Trockenpulver einfach mit einer Lösung aus Wasser und Chemikalien, bekannt als "Lösungsvermittler." Diese Chemikalien helfen, dass sich Wasser und Reinigungsmittel gleichmäßiger vermischen. Die reflektierte Lichtmenge im Vergleich zu der von einer Probe des Originalgewebes reflektierten Menge ist ein Maß für die Sauberkeit. Eine Reflexionsrate von 98 Prozent gilt als recht gut und zeigt an, dass das Reinigungsmittel richtig gereinigt hat.

Ein anderes Verfahren beinhaltet das Verbrennen einer kleinen Menge Material, das verschmutzt und dann gewaschen wurde, im Labor. Das Gewicht der Asche plus das Gewicht der gasförmigen Verbrennungsergebnisse zeigen, wie viel Schmutz nach dem Waschen im Gewebe verblieben ist. Ein Ergebnis, das viel höher ist als bei einer sauberen Testprobe, zeigt an, dass eine erhebliche Menge Schmutz in der gewaschenen Probe zurückgehalten wurde. Ziel ist es natürlich, dem Gewicht einer sauberen Kontrollprobe möglichst nahe zu kommen.

Nebenprodukte

In den letzten Jahren war die Waschmittelindustrie mit zwei Umweltherausforderungen konfrontiert, die beide anscheinend erfolgreich bewältigt wurden. Umweltschützer befürchteten, dass Phosphathersteller den Wasserstraßen des Landes große Mengen an Phosphorverbindungen zusetzten. Als Dünger stimulierte der Phosphor das Algenwachstum, und diese unnatürlich großen Algenkulturen verringerten die Menge an gelöstem Sauerstoff im Wasser erheblich. Diese Abnahme des freien Sauerstoffs schädigte andere Meereslebewesen und drohte damit, normale ökologische Muster zu stören.

Dieses Problem und der Umweltdruck und die Gesetzgebung, die es in den späten 1960er Jahren verursachten, veranlassten die Hersteller dazu, wirksame Builder zu entwickeln, die keine Phosphate enthielten. Heutzutage sind Waschmittel, die in vielen Staaten verkauft werden, phosphatfrei. Obwohl diese Anpassung keine Änderung des Herstellungsverfahrens mit sich brachte, erforderte es eine mehrmonatige Forschungsanstrengung, um eine zufriedenstellende Alternative zu entwickeln.

Ein früheres Umweltproblem war das übermäßige Auftreten von Waschmittelschaum in den Wasserstraßen des Landes. In den frühen 1950er Jahren, als der Heimgebrauch von Waschmaschinen und Waschmitteln explosionsartig zunahm, traten in Flüssen und Bächen mehrere Fälle von großen Schaummengen auf, obwohl Waschmittel möglicherweise nicht die einzige Ursache für die Schaumbildung war. Über einen Zeitraum von fünf Jahren, von 1951 bis 1956, wurde festgestellt, dass ein übliches Tensid, ABS (Alkylbenzolsulfonat), der Waschmittelinhaltsstoff, der zur Schaumbildung beitrug, verantwortlich war. Die komplexe Molekularstruktur von ABS wurde nicht schnell genug biologisch abgebaut, um ein Schäumen nach dem Ablassen des Waschwassers zu verhindern. Ein nachgewiesener Ersatz war nicht sofort verfügbar. Ab 1956 ersetzten die Hersteller jedoch ABS durch LAS (lineares Alkylatsulfonat), das sich schnell biologisch abbaut, und seit dieser Zeit ist LAS das primäre Schaummittel in Waschmitteln.