Weichspüler

---

Verlauf

Ein Weichspüler ist eine flüssige Zusammensetzung, die Waschmaschinen während des Spülgangs zugesetzt wird, damit sich die Kleidung besser anfühlt. Diese Produkte wirken, indem sie schmierende Chemikalien auf dem Stoff ablagern, die ihn weicher machen, statische Aufladung reduzieren und einen frischen Duft verleihen. Die ersten Weichspüler wurden Anfang des 20. Jahrhunderts von der Textilindustrie entwickelt. Damals fühlte sich das Verfahren zum Färben von Baumwollfasern hart an. In den frühen 1900er Jahren wurden als Baumwollweichmacher bekannte Präparate entwickelt, um den Griff dieser Fasern nach dem Färben zu verbessern. Ein typischer Weichspüler für Baumwolle bestand aus sieben Teilen Wasser, drei Teilen Seife und einem Teil Oliven-, Mais- oder Talgöl. Mit den Fortschritten in der organischen Chemie wurden neue Verbindungen geschaffen, die Stoffe effektiver weich machen können. Diese verbesserten Formulierungen fanden bald ihren Weg in den kommerziellen Markt.

In den 1960er Jahren begannen mehrere große Vermarkter, darunter Procter and Gamble, flüssige Weichspülerzusammensetzungen für den Heimgebrauch zu verkaufen. Die Popularität dieser Produkte nahm im Laufe des nächsten Jahrzehnts dramatisch zu, da die Hersteller neue Formulierungen entwickelten, die eine verbesserte Weichheit und ansprechendere Düfte lieferten.

Trotz ihrer wachsenden Popularität hatten Weichspüler einen großen Nachteil:Die Weichspüler-Chemikalien sind nicht mit Waschmitteln verträglich und können daher erst dann in die Waschmaschine gegeben werden, wenn das Waschmittel im Spülgang vollständig entfernt wurde. Diese Einschränkung erforderte zunächst, dass der Verbraucher extra zur Waschmaschine gehen musste, wenn er seine Kleidung aufweichen wollte. In den späten 1970er Jahren fanden Hersteller einen Weg, die Vorteile der Weichspüler in einem Trocknertuchformat bereitzustellen. Diese Tücher bieten einige der Vorteile von Weichspülern, bieten jedoch den zusätzlichen Komfort, dass sie im Trockner anstelle des Spülgangs der Waschmaschine hinzugefügt werden können. Obwohl Trocknertücher heute sehr beliebt sind, werden flüssige Weichmacher immer noch weit verbreitet verwendet, weil sie effektiver sind.

In den 1990er Jahren begannen umweltbewusste Hersteller, hochkonzentrierte Formulierungen zu testen. Diese "Ultra"-Formulierungen sind so konzipiert, dass nur etwa ein Viertel so viel Produkt verwendet werden muss und sie daher in kleinere Gebinde verpackt werden können. Der wahrgenommene Wert für den Verbraucher ist jedoch geringer, da weniger Produkte vorhanden sind und der Preis höher ist. Es bleibt abzuwarten, ob sich diese Ultrakonzentrate auf dem heutigen Markt durchsetzen werden.

Ende der 1990er Jahre erreichte der Jahresumsatz mit flüssigen Weichspülern in den Vereinigten Staaten etwa 700 Millionen US-Dollar (in Supermärkten, Drogerien und Massenvertriebshändlern). Zu Vergleichszwecken werden jedes Jahr Trocknertücher im Wert von etwa 400 Millionen US-Dollar verkauft. Die großen Hersteller wie Procter and Gamble (Downy) und Lever Brothers (Snuggle) dominieren etwa 90 % des Marktanteils, während Eigenmarken die restlichen 10 % ausmachen.

Design

Chemiker in der Produktentwicklung entwickeln Weichspüler, die eine Reihe spezifischer Marketinganforderungen erfüllen. Erstens müssen die Formulierungen eine Vielzahl von Eigenschaften aufweisen, die von den Verbrauchern gewünscht werden, wie beispielsweise überlegene Weichheit, verbessertes Bügeleisengleiten, verringerte Faltenbildung während des Waschzyklus, verbesserte Faltenentfernung nach dem Waschen, bessere Farbbeständigkeit und verbesserter Fleckschutz. Darüber hinaus müssen die Formeln sicher in der Anwendung, umweltfreundlich, ästhetisch ansprechend und kostengünstig sein. Chemiker verwenden technische Bewertungen in Kombination mit Verbrauchertests, um Formulierungen zu entwickeln, die sowohl wirksam als auch erschwinglich sind.

Rohstoffe

Konditionierungsmittel

Frühe Textilweichmacherrezepturen waren relativ einfache Dispersionen von Fettmaterialien, die sich nach dem Waschen auf den Textilfasern ablagern würden. Einer der am häufigsten verwendeten Inhaltsstoffe war dihydriertes Talgdimethylammoniumchlorid (DHTDMAC), das zu einer Klasse von Materialien gehört, die als quartäre Ammoniumverbindungen oder Quats bekannt sind. Diese Art von Inhaltsstoff ist nützlich, da ein Teil des Moleküls eine positive Ladung hat, die ihn anzieht und an negativ geladene Stofffasern bindet. Diese Ladungswechselwirkung trägt auch dazu bei, die elektrischen Kräfte zu zerstreuen, die für das statische Anhaften verantwortlich sind. Der andere Teil des Moleküls ist von Natur aus fett und sorgt für die Gleitfähigkeit und Gleitfähigkeit, die das Gewebe weich anfühlen.

Diese Quats machen Stoffe zwar sehr effektiv weich, können sie aber auch weniger saugfähig machen. Dies ist bei bestimmten Wäschestücken wie Handtüchern und Windeln ein Problem. Um dieses Problem zu überwinden, verwenden moderne Formulierungen Quats in Kombination mit anderen wirksameren Inhaltsstoffen. Diese neueren Verbindungen haben eine etwas geringere Substantivität für Stoffe, wodurch sie weniger wahrscheinlich die Wasseraufnahme beeinträchtigen.

Eine der neuen Materialklassen, die heute in Weichspülerformulierungen verwendet werden, ist Polydimethylsiloxan (PDMS). Siloxane ist eine Flüssigkeit auf Silikonbasis, die die Fähigkeit besitzt, Fasern zu schmieren, um eine verbesserte Weichheit und ein leichteres Bügeln zu erreichen. Andere Silikone, die in Weichmachern verwendet werden, umfassen aminfunktionelle Silikone, amidfunktionelle Silikone und Silikongummis. Diese Silikonderivate sind so modifiziert, dass sie für den Stoff substanzieller sind und seinen Griff dramatisch verbessern können.

Emulgatoren

Die in Weichspülern verwendeten pflegenden Inhaltsstoffe sind aufgrund ihrer öligen Natur normalerweise nicht wasserlöslich. Daher muss der Formel eine andere Art von Chemikalie, bekannt als Emulgator, zugesetzt werden, um eine stabile Mischung zu bilden. Ohne Emulgatoren würde sich die Weichspülerflüssigkeit in zwei Phasen aufteilen, ähnlich wie es bei einem Salatdressing aus Öl und Essig der Fall ist.

Es gibt drei Arten von Emulgatoren, die in Weichspülerformulierungen verwendet werden:Mikroemulsionen, Makroemulsionen und Emulsionspolymere. Makroemulsionen sind cremige Dispersionen aus Öl und Wasser ähnlich wie Handlotionen oder Haarspülungen. Die Emulgatormoleküle umgeben die hydrophoben Öl- oder Silikontröpfchen und ermöglichen deren Dispergierung in Wasser. Eine Mikroemulsion ist chemisch ähnlich, erzeugt jedoch Ölpartikel, die so klein sind, dass Licht sie umgibt. Daher zeichnet sich eine Mikroemulsion durch ihre Klarheit und Transparenz aus, anstatt milchig weiß zu sein. Einer der Vorteile von Mikroemulsionen besteht außerdem darin, dass die Silikonpartikel so klein sind, dass sie tatsächlich in die Fasern eindringen, während sich Makroemulsionen nur auf der Faseroberfläche ablagern. Der dritte Typ, Emulsionspolymere, erzeugen Dispersionen, die einer Makroemulsion ähneln. Dieses System verwendet keine echten Emulgatoren, um die Ölphase zu suspendieren und aufzulösen. Stattdessen erzeugen Emulsionspolymere ein stabilisiertes Netz aus Molekülen, die die winzigen Silikontröpfchen wie in einem Netz gefangene Fische suspendieren.

Das in Weichspülern verwendete Emulgiersystem muss sorgfältig ausgewählt werden, um eine angemessene Ablagerung auf dem Gewebe zu gewährleisten. Typischerweise wird eine Mischung aus nichtionischen Emulgatoren (die keine Ladung haben) und kationischen Emulgatoren (die eine positive Ladung haben) verwendet. Anionische Tenside (die eine negative Ladung aufweisen) werden selten verwendet, da die Textilkonditionierungsmittel eine positive Ladung aufweisen, die eine anionische Emulsion destabilisieren würde.

Andere Zutaten

Weichspüler enthalten neben Konditioniermitteln und Emulgatoren weitere Inhaltsstoffe, um ihre Ästhetik zu verbessern und die Lagerstabilität des Produkts zu gewährleisten. Zum Beispiel werden Duftstoffe und Farbe hinzugefügt, um das Produkt für den Verbraucher angenehmer zu machen. Darüber hinaus werden Emulsionsstabilisatoren und Konservierungsstoffe verwendet, um die Produktqualität sicherzustellen.

Die Emulgatoren und dann die Konditionierungsbestandteile werden zu Wasser gegeben. Der Ansatz wird erhitzt und gemischt. Dann werden die anderen Zutaten hinzugefügt.

Der Herstellungsprozess
Prozess

1. Das bevorzugte Verfahren zur Herstellung flüssiger Weichmacher besteht darin, die Zutaten zusammen in einem großen Mischbehälter zu erhitzen. Mischtanks sollten aus hochwertigem Edelstahl hergestellt werden, um einen Angriff durch die korrosiven Mittel in der Formel zu verhindern. Der Tank ist normalerweise mit einem ummantelten Mantel ausgestattet, der die Zirkulation von Dampf und kaltem Wasser ermöglicht, sodass die Temperatur der Charge leicht kontrolliert werden kann. Außerdem ist der Tank mit einem Propellermischer ausgestattet, der von einem großen Elektromotor angetrieben wird. Diese Art von Rührflügel bietet die hohe Scherkraft, die zum richtigen Dispergieren der Zutaten erforderlich ist.

   Der erste Schritt im Herstellungsprozess besteht darin, den Tank mit der angegebenen Wassermenge zu füllen. Wasser wird zuerst hinzugefügt, da es als Träger für alle anderen Zutaten fungiert. Es wird entionisiertes Wasser verwendet, da es frei von Metallionen ist, die die Leistung der Charge beeinträchtigen können. Herkömmliche Formulierungen können bis zu 80-90% Wasser enthalten.

2. Sobald das Wasser in den Tank eingefüllt wurde, wird das Erhitzen und Mischen eingeleitet. Wenn das Wasser die entsprechende Temperatur erreicht hat, werden die Emulgatoren zugegeben. Da diese Chemikalien dazu neigen, wachsartige Feststoffe zu sein, werden sie bei relativ hohen Temperaturen (zwischen 158-176TF [70-80 °C]) zugegeben. Während die Zugabereihenfolge von der spezifischen Formel abhängt, ist es normalerweise effektiver, die Emulgatoren vor der Zugabe der weniger wasserlöslichen Materialien zu dispergieren. Emulgatoren werden zwischen 1-10% verwendet, abhängig von den ausgewählten Chemikalien.
3. Die in Weichmachern verwendeten konditionierenden Inhaltsstoffe sind normalerweise nicht wasserlöslich, daher werden sie der Wasserphase nach den Emulgatoren zugesetzt. Für eine typische Festigkeitsformulierung werden etwa 5 % verwendet. Bei konzentrierteren Formulierungen sind Konzentrationen von 10 % üblicher. Wenn Mischungen aus Quats und Silikonen verwendet werden, werden die Silikone in Konzentrationen von nur 0,5-1,5% verwendet.
4. Wenn voremulgierte Silikone in der Formel verwendet werden, werden sie spät im Prozess zugegeben, wenn die Temperatur niedriger ist und die Charge weniger mechanisch gerührt wird. Werden nicht voremulgierte Silicone mit höherem Molekulargewicht verwendet, müssen diese bei hohen Temperaturen unter starkem Rühren dem Ansatz zugesetzt werden, um eine gleichmäßige Dispergierung der Siliconöltröpfchen zu gewährleisten.
5. Das Erhitzen und Mischen wird fortgesetzt, bis die Charge homogen ist. An diesem Punkt wird kühles Wasser um den Tank zirkuliert, um die Temperatur zu senken. Beim Abkühlen der Charge werden die restlichen Inhaltsstoffe wie Konservierungsstoffe, Farbstoffe und Duftstoffe hinzugefügt. Diese Inhaltsstoffe werden in viel geringeren Konzentrationen verwendet, typischerweise unter nicht mehr als ein paar Prozent für Duftstoffe und weniger als 1% für Konservierungsstoffe und Farbstoffe. Wenn die Charge abgeschlossen ist, wird eine Probe an das analytische Chemielabor geschickt, um sicherzustellen, dass sie den Qualitätskontrollstandards für Feststoffe, pH-Wert und Viskosität entspricht. Die fertige Charge kann zu einer Abfülllinie gepumpt oder bis zur Abfüllung in Tanks gelagert werden.
6. Wenn das Produkt zum Abfüllen in die Verpackung bereit ist, wird es an eine automatisierte Abfülllinie übergeben. Kunststoffflaschen werden einem Förderband zugeführt, das sie unter einen Füllstutzen trägt. Am Füllkopf befindet sich ein großer Trichter, der die Rezeptur aufnimmt und eine kontrollierte Menge, normalerweise nach Volumen eingestellt, in die Flasche abgibt. Die gefüllte Packung geht weiter die Förderstrecke hinunter zu einer Verschließmaschine, die den Verschluss anbringt und festzieht. Abschließend werden die abgefüllten Flaschen in Kartons und gestapelten Paletten für den Versand verpackt.

Qualitätskontrolle

Die fertigen, gewebeweicheren Formulierungen werden unter Verwendung einer Reihe verschiedener Protokolle getestet. Mit einfachen Labortests werden grundlegende Eigenschaften wie pH-Wert, Viskosität und Feststoffanteil bestimmt. Diese Tests können helfen, zu bestätigen, dass die richtigen Zutaten in den richtigen Mengen hinzugefügt wurden.

Andere, strengere Tests werden durchgeführt, um sicherzustellen, dass die Formulierung richtig funktioniert. Eine solche Bewertung ist ein Wasseraufnahmefähigkeitstest, der manchmal als Drayes-Benetzungstest bezeichnet wird. Bei diesem Verfahren werden kleine Stücke des behandelten Gewebes auf Wasser fallen gelassen und die Zeitdauer aufgezeichnet, die das Gewebe benötigt, um einzusinken. Diese Messung wird 10 Mal durchgeführt, um ein durchschnittliches Ergebnis zu erhalten.

Anti-Falten-Eigenschaften können bewertet werden, indem die Testpersonen gebeten werden, Stoffproben zu bewerten, bevor sie gebügelt wurden. Sie werden gebeten, das Ausmaß der Faltenbildung zwischen der Testprobe und der mit Weichspüler behandelten Probe numerisch zu bewerten. Der Bügeltest wird ebenfalls mit geschulten Testpersonen durchgeführt.

Diese Tests werden an Mustern identischer Stoffe durchgeführt, mit dem einzigen Unterschied, dass ein Stoff mit Weichspüler und der andere nur mit Waschmittel gewaschen wurde. Kissenbezüge aus 100 % Baumwolle werden für Knitter- und Bügeltests verwendet, während Frotteetücher aus 100 % Baumwolle zur Bewertung von Weichheit und Wasseraufnahmefähigkeit verwendet werden. Die Muster werden in einer kontrollierten Umgebung bei 71,6 °F (22 °C) und 65 % relativer Feuchtigkeit für 24 Stunden vor dem Testen getrocknet.

Die Zukunft

Es gibt zwei formelbezogene Bereiche, die die Zukunft von Weichspülern beeinflussen werden. Der erste ist die Auswirkung der Ultrakonzentrate auf den Markt. Zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Artikels ist es noch zu früh, um zu sagen, ob sie von den Verbrauchern akzeptiert werden. Der zweite Bereich bezieht sich auf die Rolle, die Multifunktionalität in Zukunft spielen wird. Da Chemiker neue wirksamere Inhaltsstoffe entwickeln, besteht ein größeres Potenzial für zusätzliche vom Verbraucher wahrnehmbare Vorteile. Um die Jahrtausendwende liegen multifunktionale Weichspülerformulierungen im Trend. Diese neuen Produkte machen die Kleidung nicht nur weicher, sondern verbessern auch den Bügelkomfort, reduzieren die Faltenbildung im Trockner und bieten Fleckenschutz. Sowohl Lever Brothers als auch Procter and Gamble haben von diesem Trend mit neuen Formulierungen profitiert, die mehrere Vorteile bei der Stoffpflege bieten.

Schließlich wenden sich Hersteller möglicherweise neuen Lieferformen zu, um die Verwendung von Weichmachern zu erleichtern. Eine neue Methode, die P&G Ende der 1990er Jahre eingeführt hat, ist der „Downy Ball“. Dies ist eine wiederverwendbare Plastikkugel in Tennisballgröße, die mit flüssigem Daunen gefüllt und zu Beginn des Zyklus in die Waschmaschine gegeben wird. Die Kugel bleibt während des Waschens verschlossen, aber das Schleudern des Spülgangs löst das Öffnen aus und gibt den Weichspüler frei. Für Verbraucher, die keinen Weichspüler-Automaten in ihrer Waschmaschine haben, erspart ihnen der „Downy Ball“ das lästige Einfüllen der Flüssigkeit in einem separaten Schritt. Andere innovative Dosiergeräte wie dieses werden möglicherweise häufiger eingesetzt, da die Hersteller bestrebt sind, ihre Produkte von der Konkurrenz abzuheben.

Weitere Informationen

Zeitschriften

Henault, Benoit. "Ein neuer Blick auf Weichspüler." Seife &Kosmetik (Juni 2001).

Turcsik, Richard. "Der weiche Verkauf:Supermärkte hoffen, dass neue Weichspülerformulierungen und Werbung dazu beitragen werden, die Erosion der Marktanteile einzudämmen." Supermarkt-Neuigkeiten (21. August 1995).

Randy Schüller