Wasmiddelen
Inhoud 1. Inleiding 3 2. et vuil 5 - Vuilsoorten 3. et wasgoed 7 - Vezelsoorten 4. et wasmiddel 9 - Productsoorten 5. et wasproces 10 - Van tobbe tot wasmachine - Water - Dosering - Fysische factoren 6. De chemie van wasmiddelen 13 - Oppervlakte-actieve stoffen - Waterontharders - Bleeksysteem - Enzymen - Optische witmiddelen - Polymeren: anti-vergrauwingsmiddelen, soil release polymeren en kleurbeschermers - Parfum - ulpstoffen en anorganische zouten 7. Fabricage van wasmiddelen 21 - Waspoeders - Vloeibare wasmiddelen - Wastabletten 8. Veiligheid, milieu en wasmiddelen 25 - Veiligheid - Milieu - Wasmiddelingrediënten - Wasmiddelgebruik - Verpakkingen - Consument en communicatie 9. Unilever Nederland 30 10. Wastips 31 Colofon Uitgave : Unilever Nederland ome and Personal Care, 2005 Vormgeving : Newton 21 Fotografie : Pag. 2 : Op Stand, Den aag Pag. 8 en 14: Unilever Research Laboratorium Vlaardingen Pag. 10, 11 en 24 : Unilever Nederland PC Pag. 10 : Miele BV, Vianen Pag. 25 : oogheemraadschap van Schieland en de Krimpenerwaard in Capelle a/d IJssel 02
1. Inleiding Wasmiddelen kennen we allemaal. Of we nu in een kleine dorpssupermarkt of in een grote hypermarkt komen, in de schappen staat altijd een groot assortiment was- en reinigingsmiddelen. Ze zijn vaak verpakt in kleurrijke pakken en flacons en in allerlei vormen en formaten verkrijgbaar. Er zijn vele soorten reinigingsmiddelen: in vaste vorm zoals zeep en tabletten, maar ook poeders en vloeibare producten. Reinigingsmiddelen zijn zeker geen luxe artikelen. Ze staan regelmatig op het boodschappenlijstje, net zoals koffie, thee en suiker. Kortom, was- en reinigingsmiddelen zijn voor iedereen vertrouwde en onmisbare producten. Dat was vroeger wel anders. Nog maar ruim vijftig jaar geleden was er alleen zeep en daarmee moest alles worden gereinigd. Die verandering heeft ook te maken met de toegenomen welvaart in onze westerse wereld. Door de welvaart zijn mensen meer aandacht aan hygiëne gaan besteden. Iedereen wil immers zijn lichaam schoonhouden, in schone huizen wonen, van schone borden eten en schone kleren dragen. Uit onderzoek is gebleken, dat in een gemiddeld Nederlands gezin per week vier tot vijf textielwassen worden uitgevoerd; anders gezegd, ongeveer anderhalve was per persoon per week. Afgewassen wordt er twee tot drie keer per dag en de leden van dit huisgezin gaan elk drie of meer keren per week onder de douche of in bad. Welvaart maakt het ons gemakkelijker om schoon te blijven. Meer dan 95% van de Nederlandse huizen is nu voorzien van een bad of douche. Snel een douche nemen en schone kleren aantrekken is niets bijzonders. Vooral ook door het gemak van de wasmachine. et aantal wasmachines in Nederland bedraagt meer dan 6 miljoen, dat wil zeggen dat 95% van de Nederlandse huishoudens over een wasmachine beschikt. En dan te bedenken dat het nog maar goed vijftig jaar geleden is dat er elke maandag op de hand werd gewassen, gewoon in een tobbe met Sunlight zeep. Die tijd is voorbij, want wassen is een stuk gemakkelijker geworden. Niet alleen door de moderne wasmachines, maar ook door ontwikkelingen in de wasmiddelenindustrie. et aantal wasbeurten per huishouden is de laatste vijftien jaar gestegen van 3,6 tot 4,5 wassen per week. Aangezien ook het aantal huishoudens en de samenstelling ervan is veranderd, kunnen we stellen dat het totaal aantal wassen in Nederland aanzienlijk is toegenomen. Daartegenover staat, dat door verbeterde prestaties van zowel de textielwasmiddelen als de machines sinds 1970 het aantal wassen boven 65 C met meer dan 30% is afgenomen. Tegenwoordig wordt ongeveer 90% van de huishoudwassen uitgevoerd op temperaturen tussen 25 C en 70 C. Aangezien de meeste energie bij het wassen wordt gebruikt om het water op te warmen, zorgt de lagere wastemperatuur in combinatie met minder water in moderne wasmachines voor een verlaging van het energieverbruik per was. et aantal wassen waarbij een voorwas wordt gedaan, is de afgelopen 25 jaar sterk verminderd, zodat nu nog bij slechts 4% van de wassen een voorwas wordt uitgevoerd. Ook hierdoor daalt het energieverbruik. In vergelijking met zo n 15 jaar geleden besparen we een hoeveelheid energie die te vergelijken is met het elektriciteitsverbruik van een stad met ongeveer 150.000 inwoners. De textielwasmiddelen werken efficiënter; dat blijkt uit het gemiddeld aantal grammen wasmiddel dat nodig is per wasbeurt. Rond 1975 was dit nog 200 gram voor een hoofdwas. Nu is dit met meer dan de helft gedaald tot minder dan 100 gram per was. Dat is ook de reden dat het verbruik per inwoner na 1990 is gedaald, terwijl het aantal wassen per huishouden de laatste jaren juist is gestegen. We kunnen dus concluderen dat er de laatste decennia veel gebeurd is in wasmiddelenland. Om enig inzicht te krijgen in deze ontwikkelingen, zal in worden ingegaan op een aantal aspecten van het reinigen van textiel in het algemeen en op aspecten van textielwasmiddelen in het bijzonder. 03
et verbruik van was- en reinigingsmiddelen kg per inwoner per jaar Textielwasmiddel 20 Zeep (vast en vloeibaar) 15 Machinevaatwasmiddel 10 andafwasmiddel Vloeibare reiniger 5 Vloeibaar schuurmiddel 0 1970 1980 1990 2000 Schuurpoeder 04
2. et vuil Vuilsoorten et belangrijkste doel van het wassen is het verwijderen van vuil uit hygiënische of esthetische overwegingen. et materiaal, in dit geval textiel, waarop vuil zich afzet, noemt men wel het substraat. Als we iets reinigen, dan doen we niets anders dan het vuil verplaatsen van een plaats waar het niet hoort naar een plaats waar we het willen hebben. Bij het wassen van textiel wordt het vuil van het textiel losgemaakt om vervolgens in oplossing te blijven. Uiteindelijk wordt het wasgoed schoon en het sop vuil. Van belang hierbij is de aard van de verontreiniging, omdat die bepaalt hoe het vuil zich aan het substraat hecht en op welke manier het daarvan kan worden verwijderd. Vijf soorten vlekken worden er grofweg onderscheiden: Tijdens het wasproces wordt het vuil van het textiel naar het sop verplaatst. 1. In water oplosbaar vuil, zoals de suiker in limonade of het zout in transpiratievocht. 2. Onoplosbaar vuil dat uit kleine deeltjes bestaat, zoals modder, zand, roet en gravel van tennisbanen. 3. Bleekgevoelige vlekken, zoals thee-, koffie-, wijn- of vruchtensapvlekken. 4. Enzymgevoelige vlekken, zoals eiwithoudend vuil, bijvoorbeeld in ondergoed of babyrompertjes, maar ook zetmeelhoudende vlekken, zoals babyvoeding met aardappel en chocoladepudding. 5. Vettige vlekken, zoals bijvoorbeeld in kragen en manchetten, vlekken van sauzen en olie. Deze vlekken worden in het bijzonder aangepakt door de oppervlakte-actieve stoffen en ook door vetsplitsende enzymen. Wat we nodig hebben om vuil te verwijderen, zijn oppervlakte-actieve stoffen (ook wel wasactieve stoffen genoemd) zoals die in wasmiddelen voorkomen. De meeste vlekken bestaan echter uit een combinatie van verschillende typen vuil die soms moeilijk te verwijderen zijn. Vlekken van thee, vruchtensappen of wijn op textiel kunnen met een bleekmiddel door middel van oxidatie tot kleurloze residuen worden afgebroken. In kleding treffen we veel vuilsoorten aan met als belangrijk bestanddeel huidvet, een vet dat zich sterk aan het textiel hecht. Ook vlekken waarin eiwitten voorkomen, zoals in luiers, zijn bijzonder hardnekkig. In moderne wasmiddelen worden deze vlekken afgebroken en verwijderd door vet- of eiwitsplitsende enzymen. 05
Theevlekken Elk soort vuil moet dus op een andere manier worden behandeld. Vandaar dat wasmiddelen ook een groot aantal verschillende ingrediënten bevatten om alle soorten vuil aan te kunnen. Wasmiddel alleen is echter niet voldoende; daarnaast spelen nog vier andere factoren een rol in het wasproces. Wijnvlekken Beweging. Krachtige bewegingen, waarvoor de wasmachine kan zorgen, zijn nodig om de werking van wasmiddelen te ondersteunen. Temperatuur. In koud water is het moeilijk vlekken verwijderen, hoe goed het wasmiddel ook is. In principe geldt: hoe vuiler de was, hoe hoger de temperatuur van het waswater moet zijn. Tijd. De was zal een bepaalde tijd nodig hebben om schoon te worden. et sop moet diep doordringen in de textielvezels, het vuil moet worden losgeweekt. Water. et wasproces kan natuurlijk niet zonder water. Water vormt de basis van het wasproces en speelt via de kwaliteit (o.a. hardheid) een belangrijke rol. et wasmiddel moet kunnen oplossen, terwijl het wasgoed bevochtigd moet kunnen worden en moet kunnen bewegen in het water om het aanwezige vuil te kunnen verwijderen. Moddervlekken Jusvlekken Chocoladevlekken Koffievlekken 06
3. et wasgoed Vezelsoorten De aard van het substraat speelt bij de verwijdering van vuil een belangrijke rol. Bij de textielwas zijn de verschillen tussen de vezelsoorten van groot belang. De traditionele natuurvezels, zoals wol, vlas (linnen), katoen en zijde kregen er in het begin van de 20e eeuw voor het eerst een concurrent bij in de vorm van kunstzijde. De grondstof voor kunstzijde is cellulose, waarvan via chemische processen en mechanische bewerking vezels worden gemaakt, zoals acetaat en viscose. Na de Tweede Wereldoorlog deden de synthetische vezels hun intrede: polyamide (nylon), polyester en polyacryl. In Nederland bestaat ongeveer 70% van het totale wasgoed uit katoen; dit is inclusief de katoen die in mengsels voorkomt. De resterende 30% bestaat uit wol, polyamide, polyacryl, polyester, zijde en allerlei mengsels van deze materialen met katoen. Al deze vezels verschillen van elkaar en vertonen een verschillend gedrag tegenover zowel water als vuil. Daardoor vereisen de verschillende vezels dikwijls ook een verschillende reiniging. Wol, polyacryl en zijde mogen bijvoorbeeld alleen bij lage temperatuur worden gewassen. et wasgoed wordt niet alleen steeds gevarieerder in materiaal, maar ook in kleur. Subtiele kleurschakeringen, maar ook felle kleurencombinaties worden steeds belangrijker in het modebeeld. uishoudtextiel bestond vroeger voor het grootste deel Samenstelling van wasbelading Katoen 1960 85 1970 1980 1990 2000 Katoenmengsels 1960 0 1970 20 1980 6 1990 18 2000 Synthetisch 1960 0 1970 20 1980 11 1990 8 2000 8 Wol 1960 15 1970 10 1980 4 1990 3 2000 4 Wit 1960 1970 1980 1990 2000 0% 50 73 71 52 45 80 40 22 23 20 20% 40% 60% 80% 100% 07
uit de witte was. Tegenwoordig hebben ook linnengoed, beddenlakens en handdoeken een tintje, waarmee het overgrote deel van de gezinswas dus een bonte was is geworden. Veel van die nieuwe weefsels verliezen hun sterkte en kleur echter als ze bij hoge temperatuur en zonder speciale zorg worden gewassen. Bij deze ontwikkelingen in de textiel hebben de wasmiddelen zich vanzelfsprekend aangepast. De wasmiddelenfabrikanten hebben producten ontwikkeld die deze gevarieerde soorten en kleuren textiel bij lage temperatuur en met zorg kunnen reinigen. Deze wasmiddelen hebben een speciale samenstelling waar, naast de reinigende eigenschappen, extra aandacht is besteed aan het behoud van vooral gekleurd textiel. Enkele aspecten spelen hier een belangrijke rol: Kleurbehoud. Kleuren minder snel laten vervagen en daarmee er langer stralender laten uitzien kan met wasmiddelen zonder bleekmiddel en met speciale kleurbeschermers. Kleurfixatie. Kleuren kunnen in de was worden overgedragen op andere artikelen ( de verdwaalde rode sok in de witte was ) of op witte delen van hetzelfde artikel ( het gestreepte voetbalshirt ). Wasmiddelen met een speciaal polymeer tegen kleuroverdracht, veelal aanwezig in de color- en fijnwasmiddelen, kunnen ervoor zorgen dat losgemaakte kleurstoffen niet neerslaan op andere artikelen. Textielbehoud. Zorgen dat textiel er langer als nieuw uitziet kan, behalve door middel van kleurbehoud, ook worden bevorderd door pluisvorming tegen te gaan. Wasmiddelen met het enzym cellulase helpen deze pluisvorming tijdens de was te voorkomen. Wasmiddelen met een samenstelling die iets meer schuim geeft in de was en speciale programma s van de wasautomaat kunnen in aanvulling op bovenstaande punten bijdragen aan deze aspecten van textielbehoud, in het bijzonder voor tere weefsels in de fijne was. Wasmiddelen voor speciaal textiel of specifieke kleurgroepen zijn ook op de Nederlandse markt verkrijgbaar. Twee xxxxxxx voorbeelden: xxxx voor wol en zijde zijn, veelal vloeibare, wasmiddelen gemaakt die milde ingrediënten en geen enzymen bevatten en daardoor de textielsoorten extra beschermen, bijvoorbeeld Robijn Wol & Fijn. ook voor textiel en vooral kleding die zwart/donker is, zijn speciale wasmiddelen ontwikkeld, bijvoorbeeld Robijn Black Velvet. Wol Katoen Polyester 08
4. et wasmiddel Productsoorten Wassen is dus niet zo eenvoudig als het misschien lijkt. Zand, zeep en soda kunnen absoluut niet meer aan onze eisen voldoen. We verwachten dat een textielwasmiddel een vlekkeloos schone was oplevert die er niet alleen smetteloos uitziet, maar ook voldoet aan onze hygiënische normen. Daarnaast verwachten we dat het wasmiddel zorg besteedt aan het behoud van de oorspronkelijke eigenschappen van het textiel. Wasmiddelen moeten voorzichtig omspringen met onze was en mogen tegelijkertijd de wasmachine niet overmatig doen slijten. Bovendien worden er hoge eisen gesteld aan de veiligheid van mens en milieu. We willen met steeds minder water, energie en wasmiddel een perfect schoon wasresultaat behalen. Om aan al deze eisen tegemoet te komen, besteedt de wasmiddelenindustrie heel wat tijd en geld aan onderzoek. Men past zijn producten regelmatig aan en verandert en verbetert ze waar mogelijk. Van tijd tot tijd worden oude producten door nieuwe vervangen. Vandaar de grote verscheidenheid aan wasmiddelen die we in de winkel aantreffen. Wasmiddelen vinden we in de vorm van poeders, tabletten en vloeibare producten. We kunnen ook een indeling maken volgens het soort was dat ermee wordt gedaan. Wasmiddelen voor de witte was. Deze categorie producten omvat poeders en tabletten met een zuurstofbleekmiddel en een optisch witmiddel geschikt voor de witte, maar ook voor de lichtgekleurde was die flink vuil is of lastige vlekken bevat, zoals huishoudtextiel, beddengoed en ondergoed. Deze producten zijn ook geschikt voor textiel met wasechte kleuren. Daarnaast zijn er vloeibare wasmiddelen voor de witte was. Deze bevatten geen bleekmiddel, maar wel een optisch witmiddel. Al deze producten worden ook wel heavy duty wasmiddelen genoemd. Voorbeelden: Omo Wit, Sunil Wit, Robijn Stralend Wit. Wasmiddelen voor de gekleurde was. Dit zijn de wasmiddelen zonder bleekmiddel. Deze komen voor als vloeibaar product, maar ook als poeder en tabletten. Deze producten zijn bij uitstek geschikt voor de gekleurde was van katoen of mengvezels, zoals T-shirts, overhemden en andere bovenkleding. Deze wasmiddelen worden ook wel heavy duty colorwasmiddelen genoemd. Voorbeelden: Omo Color, Sunil Color, Robijn Color. Fijnwasmiddelen en speciale wasmiddelen. Fijnwasmiddelen zijn wasmiddelen zonder bleekmiddel, met speciale eigenschappen voor de fijne was en speciaal geschikt voor veelal gekleurde weefsels die met extra zorg moeten worden behandeld, zoals truien, blouses en lingerie. Deze producten zijn geschikt voor zowel de machine- als de handwas en bestaan in vloeibare vorm en als poeder. Deze wasmiddelen worden ook wel de light duty wasmiddelen genoemd. In deze categorie vallen ook de wasmiddelen die speciaal zijn ontwikkeld voor een specifiek type fijnwas of kleding. Dit kan voor donkere of zwarte kleding zijn, maar ook voor wol of zijde. Omdat artikelen van wol of zijde bestaan uit weefsels van tere, natuurlijke vezels hebben deze extra zorg nodig. Daarom bevatten wolwasmiddelen geen bleekmiddel en ook geen enzymen. Voorbeeld: Robijn Wol & Fijn. ulpmiddelen. Deze producten voor een heel specifiek doel kunnen eventueel worden gebruikt naast een van de bovenstaande wasmiddelen. et zijn stijfsel, inweek- en voorwasmiddelen, speciale vlekkenmiddelen, waskrachtversterkers en waterontharders. Wasverzachters worden in deze brochure niet besproken. 09
5. et wasproces Een tobbe werd kort na de Tweede Wereldoorlog nog vaak gebruikt. 10 Van tobbe tot wasmachine In Nederland werd tot kort na de Tweede Wereldoorlog de was nog op de hand gedaan. Dat ging aldus. et wasgoed werd de dag tevoren in de week gezet. Vervolgens werd het in een ketel met zeepsop gekookt. Vuil en vlekken werden daarna uit het wasgoed verwijderd door boenen op een hard oppervlak of een geribbeld wasbord. Ten slotte kwam dan het spoelen en drogen. et laatste bij voorkeur op gras, omdat de zon het witte goed dan kon opbleken. Elektrische wasmachines met aangebouwde wringer verschenen in de jaren twintig voor het eerst op de Nederlandse markt. In het begin konden slechts weinigen zich zo n machine veroorloven. De voorlopers van de moderne wasautomaat waren de agitator- en pulsatorwasmachine. De eerste werkte met een heen-en-weergaande wasbeweger, de tweede met een sneldraaiende rotor. oewel deze machines een belangrijke vooruitgang betekenden, zijn ze niet te vergelijken met de moderne wasautomaat. Deze voert, na het instellen van het programma met een of twee knoppen via veelal elektronische schakelingen, de wascyclus zelfstandig uit: voorwas, hoofdwas bij de gekozen temperatuur, spoelen, centrifugeren en soms zelfs drogen. et wasproces is een gecompliceerd chemisch en fysisch proces. et resultaat van het wasproces wordt beïnvloed door de vezels, het vuil, het wasmiddel, de dosering, het wasprogramma, de temperatuur en ten slotte de waterhardheid. et wassen van textiel moet gemakkelijk gaan. Daarvoor hebben we tegenwoordig de beschikking over een moderne wasmachine, soms al met sensoren uitgevoerd om het wasprogramma tijdens de was automatisch aan te passen aan de belading en de vuilgraad. Samen met het juiste wasmiddel zorgt deze voor een schoon resultaat zonder noemenswaardige slijtage aan wasmachine en textiel. Water ard water: een belemmering bij het wasproces. Indien regenwater van een kale berg stroomt die hoofdzakelijk bestaat uit harde gesteenten zoals graniet en basalt, dan vindt het water ondanks zijn sterk oplossend vermogen, weinig gelegenheid tot het openbreken van kristalstructuren en oplossen van zouten. et blijft dus zoutarm. Echter, op kalksteenrijke bodem zal, met behulp van in het water opgelost koolzuur uit de lucht, calciumcarbonaat in de oplosbare vorm van bicarbonaat worden omgezet. et calciumgehalte (en dat van de gelijksoortige magnesiumzouten) geeft de hardheid van het water aan. Deze wordt in verschillende eenheden uitgedrukt, in Nederland gewoonlijk als Duitse hardheidsgraden ( D). Water heeft een hardheid van één Duitse hardheidsgraad (1 D) als de calciumconcentratie daarin overeenkomt met die van 10 mg calciumoxide (CaO) per liter.
Factoren die van invloed zijn op het wasproces De hardheidstrajecten die nu worden aanbevolen zijn: zacht gemiddeld hard (< 8,4ºD) (8,4-14 D) (>14 D) Waterhardheid Textiel Temperatuur Tijd Vaak vindt waterontharding tot ca. 9 D plaats bij het drinkwaterbedrijf. In die gebieden kan men met de wasmiddeldosering voor zacht water volstaan. De waterhardheid in het kraanwater is in Nederland nu, in 2005, bijna overal tussen de 7 en 10 D. Slechts op enkele plaatsen is het water nog hard, met de verwachting dat dit de komende jaren ook zal verzachten. Vuil Beweging Wasmiddel De in het water opgeloste zouten vooral van calcium kunnen onoplosbare verbindingen vormen met producten die zeep bevatten, waardoor een gedeelte ervan geen reinigende werking meer kan uitoefenen. Dat deel is namelijk neergeslagen als kalkzeep en zet zich voor een deel af op het wasgoed en de machine. Moderne wasmiddelen zijn minder gevoelig voor hard water, maar ook hiervoor geldt dat een te hoog calciumgehalte de waswerking vermindert. Om dit tegen te gaan, worden onthardingsmiddelen aan het wasmiddel toegevoegd. Die waterontharders waren vroeger voornamelijk fosfaten, maar tegenwoordig gebruikt men hiervoor alternatieve stoffen, zoals zeolieten. Gezien het relatief zachte water in Nederland zijn speciale waterontharders als toevoegingen aan het wasmiddel (op de correcte wijze gedoseerd) overbodig. Op de verpakking van de wasmiddelen wordt de waterhardheid in drie trajecten verdeeld. oe harder het water, hoe hoger de vereiste wasmiddeldosering. Via de postcode is de waterhardheid overal in Nederland te vinden op www.vewin.nl of via het eigen waterleidingbedrijf Dosering Onder- en overdosering Op wasmiddelverpakkingen staat altijd de dosering vermeld die door de fabrikant wordt aanbevolen. Een juiste dosering zorgt voor een goede vuil- en vlekverwijdering en voorkomt vergrauwing van het wasgoed. Bij onderdosering worden vlekken onvoldoende verwijderd, de 11
et is heel belangrijk om juist te doseren. Voor tabletten helpt een wasnetje daarbij. losgemaakte vuildeeltjes slaan weer op het textiel neer en na verloop van tijd wordt het wasgoed grauw. Bovendien vormt zich een aanslag van onoplosbare zouten op het verwarmingselement van de machine en op de textielvezels. Een andere belangrijke reden om de door de wasmiddelenfabrikant aanbevolen wijze van doseren op te volgen, is omdat anders de kans bestaat dat een gedeelte van het wasmiddel in niet-opgeloste vorm in de wasmachine achterblijft, wat eveneens tot een slecht wasresultaat kan leiden. Wordt te veel wasmiddel toegevoegd, dan heeft dit een nadelig effect als in zacht water wordt gewassen. Er kan dan een overmaat aan schuim worden gevormd, waardoor het wasgoed in de trommel gaat zweven. Dit leidt tot vermindering van de waswerking, maar bovendien is te veel gebruiken ook verspilling. Met de textielwastabletten kan door de consument nauwkeurig worden gedoseerd en gemakkelijk de door de fabrikant aanbevolen dosering worden gevolgd. Bij het doseren van het wasmiddel direct in de was, met behulp van een wasbol of netje, worden mogelijke productverliezen in het doseerbakje en verliezen door het verdwijnen van wasmiddel in de afvoer (bij oudere wasmachines) voorkomen. Fysische factoren Ook fysische factoren spelen bij het wasproces een belangrijke rol. et wasproces verloopt sneller en beter bij hogere temperaturen en onder krachtige mechanische actie (het wrijven met de hand of het rollen van het wasgoed in de machinetrommel). Ook neemt de waswerking toe met de tijdsduur van het wasprogramma. Bij veel oudere machines is de duur van het wasprogramma bij lagere temperaturen (30 C, 40 C en 60 C) korter dan bij de hoogste temperatuur (90 C). Daarom bezitten de meeste wasautomaten tegenwoordig een energiebesparingsknop (E-knop). iermee kan de temperatuur van het hoofdwasprogramma worden beperkt tot 60 C, wat een belangrijke besparing op het elektriciteitsverbruik betekent. Daarbij wordt vaak ook in een eenmaal gekozen programma de wasduur verlengd, waardoor het wasgoed langer in beweging en in contact is met het sop. Er zijn ook machines waarbij alle color- en hoofdwasprogramma s even lang duren. Bij moderne machines is veelal de temperatuur onafhankelijk in te stellen. Een machine die te licht of te zwaar beladen is, functioneert niet goed. Te weinig was in de machine betekent verspilling van elektriciteit en water en mogelijk te veel schuim, waardoor het wasgoed niet goed schoon wordt. Voor kleine hoeveelheden wasgoed hebben veel machines tegenwoordig een speciaal spaarprogramma, waarbij minder water wordt ingenomen, zodat er geen sprake hoeft te zijn van onderbelading. Met een te zwaar beladen machine zal de was ook niet schoon worden. Er is te weinig beweging in de trommel mogelijk en het wasmiddel kan niet doordringen in de vezels. De kans op productresten op het wasgoed of lokale bleekschade wordt groter. Bovendien verbruikt een te vol beladen machine meer water, waardoor de wasmiddelconcentratie te laag wordt. 12
6. De chemie van wasmiddelen In dit hoofdstuk gaan we wat dieper in op de chemie van wasmiddelen. Daarbij komen de volgende belangrijke componenten van het wasmiddel in detail aan de orde: oppervlakte-actieve stoffen waterontharders bleeksysteem enzymen optische witmiddelen (fluorescers) polymeren: anti-vergrauwingsmiddelen, soil release polymeren en kleurbeschermers parfum hulpstoffen, anorganische zouten Oppervlakte-actieve stoffen Oppervlakte-actieve stoffen (OAS), ook wel wasactieve stoffen genoemd, bevorderen de verwijdering van vast en vettig vuil. ierbij treden geen chemische veranderingen op van het weefsel of het vuil. De wasactieve stoffen vervullen drie belangrijke taken: ze bevochtigen het wasgoed en het vuil ze verwijderen het vuil ze houden het verwijderde vuil in het water vast; olie en vet worden geëmulgeerd en vaste deeltjes worden gedispergeerd, d.w.z verdeeld in fijne deeltjes in het sop. Water alleen maakt nauwelijks schoon. Dat komt omdat water een slechte bevochtiger is, hoe vreemd dat ook Water op zichzelf bevochtigt de vezels onvoldoende. Sterke, naar binnen gerichte krachten zorgen voor een zo klein mogelijk druppeloppervlak. mag klinken. Wanneer men bijvoorbeeld een druppel water voorzichtig op een stukje textiel brengt, dan zal de druppel lange tijd op het oppervlak blijven liggen en niet in de stof doordringen. Een waterdruppel bestaat uit vele watermoleculen die sterke krachten op elkaar uitoefenen, voornamelijk via zogenoemde waterstofbruggen. Deze krachten werken in alle richtingen en houden elkaar binnen de druppel in evenwicht. Aan het druppeloppervlak is het evenwicht echter verstoord. Buiten de druppel bevinden zich immers vrijwel geen watermoleculen en dus zijn de krachten aan het oppervlak uitsluitend naar binnen gericht. et gevolg is dat de druppel zijn oppervlak zo klein mogelijk wil maken. Daarom neemt hij de bolvorm aan. De naar binnen gerichte krachten veroorzaken een oppervlaktespanning, die elke oppervlaktetoename tegenwerkt. Juist deze hoge oppervlaktespanning maakt dat water een slechte bevochtiger is. Op dit punt verricht een OAS zijn eerste belangrijke taak; deze verlaagt de oppervlaktespanning, waardoor het water het textiel beter kan bevochtigen. 13
Zo wordt vettig vuil los gemaakt. kop hydrofiel staart hydrofoob Algemene opbouw van een wasactieve stof (detergent). moleculen zich dan ook niet homogeen over het water. Een aantal moleculen gaat naar het wateroppervlak en steekt de hydrofobe staart naar buiten. ierdoor wordt de hechte band tussen de watermoleculen verbroken en de oppervlaktespanning verlaagd. De bolstructuur van een waterdruppel op een vast oppervlak wordt veranderd door toevoegen van een beetje wasactieve stof. et water spreidt zich uit, zodat het oppervlak groter wordt en meer moleculen daarin een plaats kunnen vinden. Op die manier wordt het substraat (het textiel dus) goed bevochtigd. De overige moleculen van de OAS blijven in de oplossing, en vormen daarin o.a. zogenaamde micellen. Een micel is een verzameling moleculen die met hun staarten zo dicht mogelijk bij elkaar gaan zitten en de koppen naar buiten steken. Zij vormen zo als het ware een reservoir van wasactieve stoffen. en in de oplossing zwevend gehouden. De moderne wasactieve stoffen in wasmiddelen zijn van synthetische oorsprong en hebben een tweeslachtig karakter. De moleculen bestaan uit een kop, die goed in water oplosbaar (hydrofiel) is en een staart, die goed met olie en vet mengt, maar slecht met water (hydrofoob). Als een wasmiddel in water wordt opgelost, verdelen de Vast vuil blijft zweven door een dubbele laag detergentmoleculen. De volgende taak van een oppervlakte-actieve stof is het losmaken van vuil. Bij vettig vuil hechten de staarten van de moleculen zich aan het vuil. De koppen proberen zoveel mogelijk met het water in contact te blijven. Zo krijgt het water houvast op het vuil en kan het zelfs tot onder een vetvlek doordringen. Door mechanische en thermische (temperatuur-)invloeden laat het vuil vervolgens los van het substraat. Is het eenmaal los, dan wordt het vuil door de moleculen van de OAS ingekapseld. Bij vast vuil is het proces wat ingewikkelder. Daarbij worden de koppen van de moleculen van de OAS zowel door de vaste deeltjes als de watermoleculen aangetrokken. De moleculen van de OAS adsorberen met de kop aan het vaste vuil en steken hun staarten naar buiten. Een tweede laag moleculen hecht zich nu aan de eerste laag, maar deze moleculen doen dat met hun staarten. De bijbehorende koppen steken naar buiten. Door de 14
beweging van het wassop komt het vuil los van het weefsel. In het wassop blijven deze vaste vuildeeltjes direct omringd door een dubbele laag OAS-moleculen. Verder vervullen wasactieve stoffen een taak bij het in oplossing houden van vuil. Dat gebeurt op twee manieren. In de eerste plaats worden, zoals gezegd, de vettige en vaste vuildeeltjes ingekapseld in een schil van moleculen. Deze moleculen steken hun kop naar buiten, zodat het vuil niet meer in direct contact met het wasgoed kan komen. Voorts zijn de meeste wasactieve stoffen elektrisch geladen. De ingekapselde vuildeeltjes hebben dus aan de buitenzijde een elektrische lading en stoten elkaar af. De verwijdering van vettig vuil gaat moeilijker als het substraat hydrofoob is. Polyester bijvoorbeeld, heeft min of meer de structuur van olie en is dan ook oleofiel (=olieminnend). Olie en vet hechten zich daarom goed aan polyester, want dat heeft geen chemische groepen waaraan water en OAS-moleculen houvast 15 Vet hecht zich minder aan katoen......dan aan polyester. kunnen vinden. In dergelijke gevallen is het voor deze moleculen moeilijker om tussen het vuil en het weefsel te dringen en daardoor is vettig vuil moeilijker van polyester-bevattende stoffen te verwijderen. oe zijn oppervlakte-actieve stoffen chemisch opgebouwd? Eerst kijken we naar de structuur van het basismolecuul zeep. Zeep is een (natrium) zout van een vetzuur met de algemene formule: C C O n O Na Een zeepmolecule bestaat uit een carboxylgroep (-COO - ), het hydrofiele deel, en een lange alkylgroep (-C n 2n+1 ), het hydrofobe deel. Een voorbeeld van een zeepmolecule is natriumpalmitaat. Natriumpalmitaat bestaat uit een kop (-COONa) en een staart die bestaat uit 15 (n) koolstofatomen en 31 (2n+1) waterstofatomen. In water splitsen de zeepmoleculen zich in ionen. De carboxylgroep (-COO - ) heeft een negatieve lading. Daarom noemt men zeep een anionogene oppervlakte-actieve stof. Synthetische wasmiddeldetergenten hebben altijd een lange hydrofobe staart, maar onderscheiden zich sterk in hun hydrofiele koppen. Afhankelijk van de lading van deze koppen (positief, negatief of ongeladen) worden ze ondergebracht in een van de volgende categorieën: kationogene oppervlakte-actieve stoffen anionogene oppervlakte-actieve stoffen niet-ionogene oppervlakte-actieve stoffen Kationogene OAS hebben dus koppen met een positieve lading. Een ammoniumgroep is daarvan een voorbeeld. R C 3 N + C 3 Br - C 3 R = alkyl groep Wanneer R=C 16 betreft het de veel voorkomende verbinding cetyltrimethylammoniumbromide (CTAB). Kationogene OAS zijn goede bevochtigers, maar minder goede reinigers. Ze worden onder meer in wasverzachters gebruikt. De positief geladen koppen hechten zich namelijk gemakkelijk aan de negatief geladen katoenvezel. De vetzure staart ervan steekt naar buiten en maakt
dat de vezel zacht aanvoelt. Bij synthetische vezels zorgen kationogene OAS er bovendien voor dat het hinderlijke effect van elektrostatische oplading vermindert. De koppen van anionogene OAS hebben een negatieve lading. In plaats van een carboxylgroep zoals bij zeep, hebben zij een sulfaat (-OSO 3 Na) of een sulfonaat (-SO 3 Na) als hydrofiele eindgroep. Voorbeelden daarvan zijn het natriumdodecylbenzeensulfonaat C n + m = 11 of het dodecyl-alcoholsulfaat met de formule: n = 12 n C C O n O S O C m SO 3 Na O - Na + Synthetische anionogene OAS worden alom toegepast in textielwasmiddelen en zijn wat minder gevoelig voor hard water dan zeep, maar ze vereisen wel een alkalisch milieu. De koppen van niet-ionogene OAS hebben geen elektrische lading, zoals de naam reeds aangeeft. Wel kunnen ze waterstofbruggen vormen. Voorbeelden zijn de vetalcoholethoxylaten met als algemene formule: C n Vetalcoholethoxylaten, die door ethoxylatie van vetalcoholen worden gemaakt, vinden ruime toepassing. Niet-ionogene OAS zijn minder gevoelig voor hard water dan hun anionogene broertjes. Vooral de vloeibare nietionogene OAS worden gekenmerkt door een uitstekende vuilverwijdering. Ze worden in vrijwel alle typen wasmiddelen toegepast, meestal in combinatie met de anionogene OAS. Waterontharders O Aan de meeste wasmiddelen worden waterontharders toegevoegd, die drie specifieke, wasondersteunende functies vervullen: C n = 8-16 m = 3-10 C m O ze ontharden het water, waardoor wordt voorkomen dat zich kalkzouten op het textiel en de verwarmingselementen van de wasmachine afzetten ze helpen voorkomen dat de OAS neerslaan als calcium-verbindingen zodat deze OAS aktief voor de vuilverwijdering kunnen blijven zorgen ze ondersteunen de werking van de vlekverwijderingssystemen. Vroeger werd in Nederland voornamelijk natriumtripolyfosfaat (NaTPP) als waterontharder gebruikt. Tegenwoordig is in vrijwel alle textielwasmiddelen het fosfaat vervangen door zeoliet of andere alternatieven. Zeoliet is onoplosbaar, maar kan het water ontharden door de calciumionen in zijn rooster te binden, waarbij de daar aanwezige natriumionen worden uitgewisseld. Polymeren (polycarboxylaten) worden veelal gebruikt ter ondersteuning van het calciumbindend vermogen van zeoliet maar helpen ook om de poedereigenschappen (strooibaarheid) van het waspoeder te verbeteren. Bleeksysteem Kleurstofvlekken, zoals van thee, koffie en vruchtensappen, zijn bijzonder hardnekkig en moeilijk te verwijderen. De natuurlijke kleurstoffen in deze vlekken verven de textielvezel. Ze zijn alleen via een oxidatie-reactie aan te pakken. Vroeger maakte men daarvoor gebruik van de zon. De was werd op het bleekveld gelegd en de zon 16
zorgde, via een onder de invloed van zonlicht optredend chemisch proces, voor de afbraak van de kleurstof. De huidige textielwasmiddelen bevatten een oxyderend reagens ( bleekmiddel ), meestal natriumpercarbonaat. Tijdens het wasproces lost het perzout op en zorgt voor de vorming van waterstofperoxide ( 2 O 2 ), dat zich kan splitsen in water en een reactieve zuurstofgroep. 2 O 2 + O - > 2 O + OO - De vrijgekomen OO - is erg reactief en zorgt voor het afbreken en ontkleuren van de kleurstofvlekken. Natriumpercarbonaat heeft echter een belangrijk nadeel. De ontleding ervan in water en in reactief zuurstof vindt pas goed plaats bij een hoge temperatuur. Vanaf 60 C ontleedt het steeds gemakkelijker en de maximale bleekwerking wordt bereikt bij ca. 90 C. Zoals we al zagen, is een groot deel van het wasgoed tegenwoordig gekleurd en het bevat vaak tere weefsels. Dit wasgoed kan men bij hooguit 60 C, of liever nog lager, wassen. Bij deze temperaturen werkt percarbonaat echter duidelijk minder en is niet meer zo effectief. Vanzelfsprekend heeft men getracht daarvoor een oplossing te vinden en daarin is men geslaagd door toevoegen van een extra stof, het TAED (tetra-acetyl-ethyleendiamine) met als chemische formule: O C 3 C C C 3 N C C 3 C C C 3 O TAED reageert reeds bij lage temperatuur met waterstofperoxide onder vorming van perazijnzuur. Dit perazijnzuur oxydeert vlekken al bij lagere temperaturen. Men noemt TAED daarom ook wel een bleekactivator. Reeds bij 30 C begint perazijnzuur te werken, terwijl boven 60 C nauwelijks een verdere verbetering van de bleekwerking meer optreedt. In de loop van de tijd is de verhouding natriumpercarbonaat/taed steeds aangepast aan de eisen van de moderne wasomstandigheden. Daarnaast wordt aan het bleeksysteem een kleine hoeveelheid bleekstabilisator (fosfonaten) toegevoegd om te zorgen dat het bleeksysteem gedurende de gehele wastijd actief blijft en niet wordt beïnvloed door eventueel aanwezige, ongewenste, metaalionen in het wassop. C 2 O 2 + O - + TAED > O N O > 2 O + Tri AED + C 3 C O O O - Enzymen De toepassing van enzymen in wasmiddelen dateert al van vóór de Eerste Wereldoorlog. et was de Duitse chemicus Otto Röhm, die in 1913 een octrooi verkreeg voor de toepassing van enzymen in een voorwas-/inweekmiddel. et betrof hier een eiwitsplitsend enzym uit dierlijk pancreas, maar gezien de alkaliteit van het wasproces moet betwijfeld worden of dit enzym een reële bijdrage kon leveren aan het vuilverwijderingsproces. Niettemin heeft dit wondermiddel een halve eeuw bestaan in diverse Europese landen. Relatieve activiteit (%) 100% 80% 60% 40% 20% 20 30 40 50 60 70 80 Temperatuur (ºC) De relatieve activiteit van een proteolytisch enzym als functie van de temperatuur bij p=10. 17
Aan het eind van de jaren vijftig kwam de grote doorbraak. Er werd ontdekt dat proteolytische (=eiwitsplitsende) enzymen, die door micro-organismen waren geproduceerd, een veel hogere activiteit en stabiliteit bezaten dan de proteasen die uit het pancreas bereid waren. et enorme succes van alkalische proteasen in wasmiddelen leidde ertoe dat thans enzymen worden verwerkt in meer dan 90% van de wasmiddelen in de meeste Europese landen. De eigenschappen waaraan een enzym moet voldoen om geschikt te zijn voor verwerking in wasmiddelen volgen uit de condities waaronder het enzym z'n werk moet doen, namelijk in het sop, in aanwezigheid van diverse wasmiddelcomponenten, bij een p tussen 7 en 11 en over een breed temperatuurgebied. Daarnaast is het belangrijk dat de enzymen hun activiteit behouden, zowel bij opslag van het wasmiddel in het magazijn als in de winkel. Aangezien proteasen zeer specifiek inwerken op bepaalde eiwitten, is het verder belangrijk dat de enzymen over een breed spectrum werken, om zodoende zoveel mogelijk in het vuil aanwezige eiwitten af te breken. Vlekken waarin eiwitten een belangrijk bestanddeel vormen, zijn o.a. transpiratie-, bloed- en sommige voedselvlekken. Enzymen zijn zelf complexe eiwitmoleculen en ze komen voor in alle levende cellen. Enzymen voor wasmiddelen worden op een economisch aantrekkelijke manier verkregen door bacteriën of andere micro-organismen te kweken die deze enzymen kunnen produceren. Door zorgvuldige selectie van in de natuur voorkomende micro-organismen heeft men de beschikking gekregen over de verschillende typen enzymen. Vele enzymen werken, zoals gezegd, heel specifiek. Pas na een zeer lange periode van onderzoek in laboratoria kan worden aangetoond welk micro-organisme het meest effectief een enzym met de gewenste eigenschappen produceert. In de laatste tien jaar is het mogelijk geworden micro-organismen met behulp van moderne biotechnologie aan te passen voor hun specifieke productietaak. et organisme wordt op een zodanige wijze gemodificeerd dat het benodigde enzym sneller en in grotere hoeveelheden kan worden geproduceerd. Enzym Vuil Actief Centrum De activiteit van enzymen stijgt met het toenemen van de temperatuur tot een maximum van 60 C; boven deze temperatuur verliezen ze snel hun activiteit en daarom zijn enzymen bijzonder geschikt voor het wassen op lage temperatuur.. Tijdens het wasprogramma stijgt de temperatuur geleidelijk, waardoor de enzymen hun werk steeds beter gaan doen. Door het lage waterniveau in de moderne wasmachine geschiedt het opwarmen echter dikwijls zeer snel; daarom wordt bij sommige wasmachines de temperatuur enige tijd op 40 C gehouden om zodoende et enzymmolecuul hecht zich met zijn actieve centrum gedurende korte tijd aan een eiwitmolecuul en klieft dit in stukken om - zelf ongewijzigd - een nieuwe plaats voor zijn knipwerk uit te zoeken. 18
een optimale enzymwerking te verkrijgen. Enzymen zijn ook uitermate milieuvriendelijk, omdat ze meestal voor het einde van het wasproces al volledig zijn gedeactiveerd en vervolgens geheel worden afgebroken. Onder invloed van het protease-enzym kunnen eiwitmoleculen in het vuil, die zijn opgebouwd uit aminozuren, chemisch in brokken worden gesplitst. Die brokstukken lossen gemakkelijk op in water en kunnen op die manier worden verwijderd. Naast eiwitsplitsende enzymen (proteasen) worden ook amylasen (voor de splitsing van zetmeelachtig vuil) en lipasen (vetsplitsende enzymen) toegepast. Voor speciale toepassing (voorkomen van het pluizen van katoen) wordt ook gebruik gemaakt van cellulasen. Optische witmiddelen Vele natuurlijke vezels, zoals katoen, zijn van nature niet helemaal zuiver wit en vergelen bovendien na verloop van tijd. Nieuwe, witte textiel bevat veelal relatief veel optisch witmiddel om het er zo stralend mogelijk uit te laten zien. Men wil echter graag dat deze textielvezels er ook na het wassen net zo helder wit uit blijven zien. Om dit te bereiken, bevatten hoofdwasmiddelen met een bleekmiddel tevens optische witmiddelen, ook wel fluorescers genaamd. Ook vloeibare wasmiddelen kunnen een optisch witmiddel bevatten. Deze stoffen kunnen de onzichtbare ultra-violette (UV) straling uit het daglicht absorberen en de op die manier opgenomen energie weer afstaan in de vorm van zichtbaar blauw licht. Dit verhoogt de reflectie van het textiel in het blauwe deel van het zichtbare spectrum en doet het textiel witter lijken. Er is hierbij sprake van een optisch effect. Daarom spreekt men van optische witmiddelen. Tijdens het wasproces hechten de fluorescers zich als een dun laagje aan de vezel. Niet alleen wordt de vergeling onzichtbaar gemaakt, het wasgoed ziet er zelfs witter uit dan onder kunstlicht, dat geen UV-straling bevat. Onder invloed van het vetsplitsende enzym lipase (een vetoplosser ) worden vettige vlekken, zoals lippenstift, boter, olijfolie, kookvetten en vlekken in kragen en manchetten gesplitst in oplosbare componenten. et zetmeelsplitsende enzym amylase wordt aan sommige wasmiddelen toegevoegd om bijvoorbeeld de verwijdering van chocolade-, vla-, pap- en sausvlekken te vergemakkelijken. et gebruik van cellulase in vooral color- en fijnwasmiddelen heeft tot doel de pluisjes aan het oppervlak van katoen af te breken. ierdoor blijft het oppervlak van het katoen mooier, waardoor de kleuren na langdurig wassen sprekender blijven en de kleding er langer als nieuw uit blijft zien. IR UV= Ultraviolet IR = Infrarood UV Textiel Textieloppervlak dat niet met een fluorescer is behandeld: licht in het UV-gebied blijft onzichtbaar. IR UV= Ultraviolet IR = Infrarood UV Textiel Fluorescers Indien het textieloppervlak met een fluorescer is behandeld, wordt het aanwezige UV-licht geabsorbeerd en weer als zichtbaar (blauw) licht uitgestraald. De helderheid wordt daardoor verhoogd. 19
Polymeren: anti-vergrauwingsmiddelen, soil release polymeren en kleurbeschermers et losgemaakte vuil moet geen kans krijgen opnieuw neer te slaan op het textiel. We zagen al dat de losgemaakte vuildeeltjes worden omgeven door een laag van oppervlakte-actieve stoffen die dit voor een groot deel voorkomen. Ook de waterontharders helpen daarbij een handje. Bovendien wordt aan een wasmiddel een kleine hoeveelheid natriumcarboxymethylcellulose (NaCMC) toegevoegd. De structuur van deze stof vertoont veel overeenkomst met die van de katoenvezel. ij hecht zich dan ook sterk aan het katoen en geeft het een elektrische lading. Op die manier wordt voorkomen dat de vuildeeltjes zich weer aan de vezel hechten waardoor vergrauwing van het textiel wordt tegengegaan. Ook soil release polymeren kunnen in wasmiddelen aanwezig zijn. Dit zijn grote moleculen die hechten aan het textiel en die er voor zorgen dat de vlekken gemakkelijker kunnen worden verwijderd. Doordat het wasgoed kleurrijker wordt, krijgen we ook steeds meer te maken met het verkleuren van wasgoed door losgemaakte kleurstof die zich van het ene artikel op het andere kan afzetten. Dit proces kan simpelweg in drie stappen worden verdeeld, die na elkaar plaatsvinden: kleurstof wordt losgemaakt van het textiel verwijderde kleurstoffen verspreiden zich in het wassop de kleurstoffen zetten zich af op het textiel en veroorzaken verkleuring en/of vergrauwing. Wasmiddelen voor de gekleurde was bevatten tegenwoordig vaak kleurbeschermers in de vorm van een polymeer. et is gebleken dat door interactie met zo n polymeer de verwijderde kleurstofdeeltjes in het waswater gestabiliseerd kunnen worden, zodat ze niet meer op andere artikelen neerslaan en vergrauwing dus kan worden voorkomen. et polymeer polyvinylpyrrolidone (PVP) blijkt zeer effectief te werken en dit type wordt dan ook veel in de wasmiddelenindustrie toegepast. Parfum De meeste wasmiddelen bevatten een parfum. Dit is niet alleen aanwezig om het product zelf aangenaam te laten ruiken of om een aangename geur te verspreiden tijdens het wassen, maar vooral om na het gehele wasproces aan het schone wasgoed een aangename, frisse geur te geven waardoor de schoonperceptie wordt onderstreept en het prettiger is de gewassen artikelen te dragen of te gebruiken. Veel onderzoek wordt gedaan naar parfums die ervoor kunnen zorgen dat de kleding langer fris blijft ruiken. Een parfum bestaat uit een groot aantal componenten (enkele honderden verschillende stoffen), waardoor het mogelijk is een uniek parfum te vinden dat goed past bij de samenstelling van het wasmiddel en waardoor aan elk product zijn eigen karakteristieke geur kan worden gegeven. Veel aandacht is de laatste tijd gegeven aan de milieu-aspecten, de transparantie naar de consument en de wet- en regelgeving over parfums. Zo bevatten de moderne parfums geen polycyclische musks meer en wordt in het kader van de Detergent Regulation vermelding gemaakt van 26 mogelijke allergene bestanddelen. Een en ander is op de verpakking van moderne wasmiddelen te vinden en dus voor de consument zelf te controleren. Een parfum in een wasmiddel is niet 100% stabiel. et neemt langzaam in kracht af en daarom verdient het aanbeveling altijd met een relatief vers product te wassen. ulpstoffen en anorganische zouten Belangrijke hulpstoffen die veel in wasmiddelen voorkomen zijn natriumsulfaat, natriumcarbonaat en natriumsilicaat. Deze stoffen zijn belangrijk tijdens het productieproces om optimale poedereigenschappen te verkrijgen (dichtheid, strooibaarheid van het poeder). Ook in de was zorgen deze zouten voor de juiste wasomstandigheden (p, alkaliteit), zodat de andere wasmiddelingrediënten optimaal werken. Tevens helpen deze hulpstoffen om de wasmachine te beschermen tegen ongewenste slijtage. 20
7. Fabricage van wasmiddelen Waspoeders Een waspoeder is samengesteld uit een basispoeder met o.a. de wasactieve stoffen en een aantal nagedoseerde ingrediënten, zoals bijvoorbeeld enzymen en parfum. et basispoeder kan op twee manieren worden gemaakt: via sproeidrogen of via de zogenaamde Non Tower Route (NTR). de neiging te veel poeder te doseren. Verder heeft een te geconcentreerd poeder veelal minder goede oploseigenschappen, waardoor het risico ontstaat dat productresten in de wasmachine en op de kleding achterblijven. et doel blijft om een zodanig effectief poeder te maken dat met weinig wasmiddel een schone was wordt verkregen. De laatste jaren zijn dan ook grote veranderingen opgetreden in de productieprocessen van wasmiddelen, omdat steeds hogere eisen aan de wasmiddelen worden gesteld. et wasmiddel moet geconcentreerd zijn. et wasmiddel moet snel oplossen bij een lage temperatuur. et wasmiddel moet goed strooibaar zijn om met hoge snelheid te kunnen worden verpakt en gemakkelijk te kunnen worden gedoseerd door de consument. Reeds lang is het mogelijk een voor de consument aanvaardbaar poeder te produceren via het zgn sproeidroogproces. ierbij worden ingrediënten in water opgelost en met elkaar vermengd tot een verpompbare slurry. Deze wordt vervolgens bij een hoge temperatuur en onder hoge druk via een aantal sproeikoppen boven in een sproeitoren versproeid. Door het inblazen van warme lucht wordt daarbij het water verdampt en er resulteert een poeder dat dan weliswaar geen water, maar wel veel lucht bevat. Met dit proces kunnen relatief lichte poeders worden gemaakt. Voor zwaardere, geconcentreerde producten bestaat, zowel bij de consumenten als bij fabrikanten en supermarkten, belangstelling. Vermindering van transport-, opslag- en benodigde schapruimte in de winkels heeft grote voordelen, terwijl ook de hoeveelheid verpakkingsmateriaal - en daarmee het afval - sterk kan worden gereduceerd. Echter, een te geconcentreerd poeder heeft ook nadelen. De consument kan minder gemakkelijk nauwkeurig doseren en heeft tevens, zoals uit wasgewoonte-onderzoeken blijkt, et sproeidroogproces Grondstoffen basispoeder + water Luchtinlaat Slurry Slurry maken Oven ete lucht Sproeitoren Luchtzuivering Gezuiverde lucht Basispoeder verlaat de sproeitoren bij +/- 80 ºC 21
et wasmiddel moet stabiel zijn, zowel wat structuur als wat eigenschappen betreft. et wasmiddel moet zo milieuvriendelijk mogelijk worden geproduceerd. et wasmiddel moet met minder chemicaliën per was toch een schoon resultaat geven. Concentreren betekent voor de fabrikant minder transport- en opslagkosten, maar ook minder verpakkingsmateriaal. Voor de supermarkten betekent het dat de wasmiddelen minder ruimte op de schappen innemen en voor de consument is een geconcentreerd product handiger in het gebruik en het neemt minder plaats in bij de wekelijkse boodschappen. et concentreren van het product kan op twee manieren geschieden, namelijk door vermindering van het gewicht of door vermindering van het volume. Nog steeds wordt veel onderzoek gedaan naar de verlaging van het gewicht door: a) het ontwikkelen van actievere componenten b) het verminderen van fabricagehulpstoffen. Zo zijn, na 1992, na de fosfaten, ook de sulfaten voor een gedeelte uit de wasmiddelen weggelaten zonder dat daardoor de strooibaarheid en het oplosgedrag nadelig werden beïnvloed. De verkleining van het volume kon worden bereikt door de pakdichtheid te verhogen. De pakdichtheid (P) is afhankelijk van de volgende drie factoren: a) de hoeveelheid lucht tussen de deeltjes (ε b = bedporositeit) b) de hoeveelheid lucht in de deeltjes (ε d = deeltjesporositeit) c) de kristallografische dichtheid (K) van de diverse grondstoffen. P = K (1 - ε d ) (1 - ε b ) De hoeveelheid lucht tussen de deeltjes, de zogenaamde bedporositeit, is vooral afhankelijk van de diameterverdeling en de vorm van de deeltjes. Unilever beschikt over een aantal octrooien die betrekking hebben op het verlagen van de bedporositeit door het vullen van de poriën tussen de relatief grote korrels met kleinere deeltjes. Een beperkende factor daarbij is echter dat de strooibaarheid goed moet blijven, vooral voor toepassing in snelle vulmachines. et bekende sproeidroogproces, waarbij de diverse wasmiddelcomponenten eerst worden opgelost, waarna het oplosmiddel (water) vervolgens op hoge temperatuur wordt verdampt, heeft in principe slechts beperkte mogelijkheden voor het verlagen van zowel de bed- als de deeltjesporositeit. De maximale dichtheid die voor een basispoeder van een wasmiddel met dit proces kan worden verkregen, is 600-700 kg/m3. Typisch ligt de dichtheid tussen de 400 en 600 kg/m3. Een verdere compactering heeft men kunnen bereiken door de wasmiddeldeeltjes te vermalen en te laten agglomereren, maar de grote doorbraak naar meer geconcentreerde en zwaardere poeders is gekomen door de zgn Non-Tower-Route (NTR). et NTR-proces wordt gekenmerkt door een hoge effectiviteit, waarbij het sproeidrogen geheel achterwege blijft. Een veel minder water bevattend beginmengsel wordt in een efficiënte menger geagglomereerd tot ruwe, primaire korrels, waarbij grote afschuifsnelheden worden toegepast. Er wordt hierdoor voldoende warmte ontwikkeld om plastische deformeerbaarheid van de juist gevormde, nog poreuze, korrels te waarborgen. Die energie-input is echter veel lager dan bij toepassing van het sproeidrogen. In een tweede menger vindt vervolgens bij een lage afschuifsnelheid compactering en afronding plaats. In het wervelbed - als laatste processtap - is nadrogen niet meer noodzakelijk en wordt het poeder alleen gekoeld. Dit proces wordt continu uitgevoerd met een capaciteit van 20 tot 30 ton per uur. Naast de grote energiebesparing wordt ook op watergebruik bespaard ter grootte van 200-400 liter per ton waspoeder. Andere milieuvoordelen zijn de vermindering van de afvalstromen zoals die zich bij het sproeidrogen voordoen, alsmede de mogelijkheid sneller afbreekbare oppervlakte-actieve stoffen te kunnen toepassen, die te hittegevoelig zijn voor een sproeidroogstap. et eindproduct is zeer geconcentreerd, waardoor voor een totaal wasmiddel een basispoeder ontstaat met een hoge dichtheid (ca. 900 kg/m3). Typisch zijn dit dichtheden tussen de 700 en 1000 kg/m3). Een volledig waspoeder bestaat echter niet alleen uit een 22