Der Tabelle zufolge haben Tenside, die als Öl-in-Wasser-Emulgatoren geeignet sind, einen HLB-Wert von 3,5 bis 6, während die Werte für Wasser-in-Öl-Emulgatoren zwischen 8 und 18 liegen.

② Bestimmung der HLB-Werte (ausgelassen).

07 Emulgierung und Solubilisierung

Eine Emulsion ist ein System, das entsteht, wenn eine nicht mischbare Flüssigkeit in Form feiner Partikel (Tröpfchen oder Flüssigkristalle) in einer anderen dispergiert wird. Der Emulgator, ein Tensid, ist für die Stabilisierung dieses thermodynamisch instabilen Systems durch Verringerung der Grenzflächenenergie unerlässlich. Die in Tröpfchenform vorliegende Phase der Emulsion wird als dispergierte Phase (oder innere Phase) bezeichnet, während die Phase, die eine kontinuierliche Schicht bildet, als Dispersionsmedium (oder äußere Phase) bezeichnet wird.

① Emulgatoren und Emulsionen

Herkömmliche Emulsionen bestehen oft aus einer Phase in Form von Wasser oder einer wässrigen Lösung und einer anderen Phase in Form einer organischen Substanz, beispielsweise Öl oder Wachs. Je nach Dispersion können Emulsionen als Wasser-in-Öl (W/O), wobei Öl in Wasser dispergiert ist, oder als Öl-in-Wasser (O/W), wobei Wasser in Öl dispergiert ist, klassifiziert werden. Darüber hinaus können komplexe Emulsionen wie W/O/W oder O/W/O existieren. Emulgatoren stabilisieren Emulsionen, indem sie die Grenzflächenspannung senken und monomolekulare Membranen bilden. Ein Emulgator muss an der Grenzfläche adsorbieren oder sich anreichern, um die Grenzflächenspannung zu senken und den Tröpfchen Ladung zu verleihen, wodurch elektrostatische Abstoßung entsteht, oder einen hochviskosen Schutzfilm um die Partikel bilden. Folglich müssen Substanzen, die als Emulgatoren verwendet werden, amphiphile Gruppen besitzen, die Tenside bereitstellen können.

② Methoden der Emulsionsherstellung und Faktoren, die die Stabilität beeinflussen

Es gibt zwei Hauptmethoden zur Herstellung von Emulsionen: Mechanische Methoden dispergieren Flüssigkeiten in winzigen Partikeln in einer anderen Flüssigkeit, während bei der zweiten Methode Flüssigkeiten in molekularer Form in einer anderen Flüssigkeit gelöst werden und zu deren geeigneter Aggregation veranlasst werden. Die Stabilität einer Emulsion bezeichnet ihre Fähigkeit, der Partikelaggregation zu widerstehen, die zur Phasentrennung führt. Emulsionen sind thermodynamisch instabile Systeme mit höherer freier Energie. Ihre Stabilität spiegelt daher die Zeit wider, die zum Erreichen des Gleichgewichts benötigt wird, d. h. die Zeit, die eine Flüssigkeit braucht, um sich von der Emulsion zu trennen. Wenn Fettalkohole, Fettsäuren und Fettamine im Grenzflächenfilm vorhanden sind, erhöht sich die Festigkeit der Membran deutlich, da polare organische Moleküle in der adsorbierten Schicht Komplexe bilden und so die Grenzflächenmembran verstärken.

Emulgatoren, die aus zwei oder mehr Tensiden bestehen, werden als gemischte Emulgatoren bezeichnet. Gemischte Emulgatoren adsorbieren an der Wasser-Öl-Grenzfläche. Durch molekulare Wechselwirkungen können Komplexe entstehen, die die Grenzflächenspannung deutlich senken, die Adsorbatmenge erhöhen und dichtere, stärkere Grenzflächenmembranen bilden.

Elektrisch geladene Tröpfchen beeinflussen die Stabilität von Emulsionen erheblich. In stabilen Emulsionen tragen Tröpfchen typischerweise eine elektrische Ladung. Bei der Verwendung ionischer Emulgatoren wird das hydrophobe Ende der ionischen Tenside in die Ölphase eingearbeitet, während das hydrophile Ende in der Wasserphase verbleibt und die Tröpfchen auflädt. Gleiche Ladungen zwischen Tröpfchen bewirken Abstoßung und verhindern eine Koaleszenz, was die Stabilität erhöht. Je höher also die Konzentration der an den Tröpfchen adsorbierten Emulgatorionen ist, desto höher ist deren Ladung und desto stabiler ist die Emulsion.

Die Viskosität des Dispersionsmediums beeinflusst ebenfalls die Emulsionsstabilität. Im Allgemeinen verbessern Medien mit höherer Viskosität die Stabilität, da sie die Brownsche Bewegung der Tröpfchen stärker behindern und so die Wahrscheinlichkeit von Kollisionen verringern. Hochmolekulare Substanzen, die sich in der Emulsion lösen, können die Viskosität und Stabilität des Mediums erhöhen. Darüber hinaus können hochmolekulare Substanzen robuste Grenzflächenmembranen bilden und so die Emulsion weiter stabilisieren. In manchen Fällen kann die Zugabe von Feststoffpulvern Emulsionen auf ähnliche Weise stabilisieren. Wenn Feststoffpartikel vollständig von Wasser benetzt sind und von Öl benetzt werden können, bleiben sie an der Wasser-Öl-Grenzfläche zurück. Feststoffpulver stabilisieren die Emulsion, indem sie den Film verstärken, da sie sich an der Grenzfläche ansammeln, ähnlich wie adsorbierte Tenside.

Tenside können die Löslichkeit von organischen Verbindungen, die in Wasser unlöslich oder schwer löslich sind, deutlich verbessern, nachdem sich in der Lösung Mizellen gebildet haben. Zu diesem Zeitpunkt erscheint die Lösung klar, und diese Fähigkeit wird als Solubilisierung bezeichnet. Tenside, die die Solubilisierung fördern, heißen Solubilisatoren, während die solubilisierten organischen Verbindungen als Solubilate bezeichnet werden.

08 Schaum

Schaum spielt bei Waschvorgängen eine entscheidende Rolle. Schaum bezeichnet ein dispersives System aus in Flüssigkeit oder Feststoff dispergiertem Gas, wobei Gas die dispergierte Phase und Flüssigkeit oder Feststoff das Dispersionsmedium ist. Schaum wird als flüssiger oder fester Schaum bezeichnet, wie beispielsweise Schaumkunststoffe, Schaumglas und Schaumbeton.

(1) Schaumbildung

Der Begriff Schaum bezeichnet eine Ansammlung von Luftblasen, die durch Flüssigkeitsfilme getrennt sind. Aufgrund des erheblichen Dichteunterschieds zwischen Gas (disperse Phase) und Flüssigkeit (Dispersionsmedium) und der niedrigen Viskosität der Flüssigkeit steigen Gasblasen schnell an die Oberfläche. Bei der Schaumbildung wird der Flüssigkeit eine große Menge Gas zugeführt; die Blasen kehren anschließend schnell wieder an die Oberfläche zurück und bilden ein Aggregat aus Luftblasen, die durch einen dünnen Flüssigkeitsfilm getrennt sind. Schaum weist zwei charakteristische morphologische Merkmale auf: Erstens nehmen die Gasblasen oft eine polyedrische Form an, da der dünne Flüssigkeitsfilm an den Schnittpunkten der Blasen dünner wird, was schließlich zum Platzen der Blasen führt. Zweitens können reine Flüssigkeiten keinen stabilen Schaum bilden; zur Schaumbildung müssen mindestens zwei Komponenten vorhanden sein. Eine Tensidlösung ist ein typisches schaumbildendes System, dessen Schaumvermögen von seinen anderen Eigenschaften abhängt. Tenside mit gutem Schaumvermögen werden als Schaumbildner bezeichnet. Obwohl Schaumbildner ein gutes Schaumvermögen aufweisen, hält der von ihnen erzeugte Schaum möglicherweise nicht lange an, sodass ihre Stabilität nicht gewährleistet ist. Zur Verbesserung der Schaumstabilität können stabilitätssteigernde Substanzen zugesetzt werden. Diese werden als Stabilisatoren bezeichnet. Zu den gängigen Stabilisatoren zählen Lauryldiethanolamin und Oxide von Dodecyldimethylamin.

(2) Schaumstabilität

Schaum ist ein thermodynamisch instabiles System; seine natürliche Entwicklung führt zum Zerreißen, wodurch die gesamte Flüssigkeitsoberfläche reduziert und die freie Energie verringert wird. Der Entschäumungsprozess beinhaltet die allmähliche Ausdünnung des Flüssigkeitsfilms, der das Gas trennt, bis zum Zerreißen. Der Grad der Schaumstabilität wird hauptsächlich durch die Geschwindigkeit des Flüssigkeitsabflusses und die Stärke des Flüssigkeitsfilms beeinflusst. Einflussfaktoren sind:

① Oberflächenspannung: Aus energetischer Sicht begünstigt eine geringere Oberflächenspannung die Schaumbildung, garantiert aber keine Schaumstabilität. Eine niedrige Oberflächenspannung weist auf einen geringeren Druckunterschied hin, was zu einem langsameren Flüssigkeitsabfluss und einer Verdickung des Flüssigkeitsfilms führt, was beides die Stabilität fördert.

② Oberflächenviskosität: Der Schlüsselfaktor für die Schaumstabilität ist die Stärke des Flüssigkeitsfilms, die in erster Linie durch die Robustheit des Oberflächenadsorptionsfilms bestimmt wird, gemessen an der Oberflächenviskosität. Experimentelle Ergebnisse zeigen, dass Lösungen mit hoher Oberflächenviskosität aufgrund verstärkter molekularer Wechselwirkungen im adsorbierten Film, die die Membranfestigkeit deutlich erhöhen, länger anhaltenden Schaum erzeugen.

3 Lösungsviskosität: Eine höhere Viskosität der Flüssigkeit selbst verlangsamt das Abfließen der Flüssigkeit aus der Membran und verlängert dadurch die Lebensdauer des Flüssigkeitsfilms, bevor es zum Bruch kommt, was die Schaumstabilität verbessert.

④ „Reparatur“-Effekt der Oberflächenspannung: An der Membran adsorbierte Tenside können der Ausdehnung oder Kontraktion der Filmoberfläche entgegenwirken; dies wird als Reparatureffekt bezeichnet. Wenn Tenside an den Flüssigkeitsfilm adsorbieren und dessen Oberfläche vergrößern, verringert dies die Tensidkonzentration an der Oberfläche und erhöht die Oberflächenspannung. Umgekehrt führt eine Kontraktion zu einer erhöhten Tensidkonzentration an der Oberfläche und reduziert somit die Oberflächenspannung.

⑤ Gasdiffusion durch Flüssigkeitsfilm: Aufgrund des Kapillardrucks weisen kleinere Blasen tendenziell einen höheren Innendruck auf als größere Blasen. Dies führt zur Diffusion von Gas aus kleinen Blasen in größere, wodurch kleine Blasen schrumpfen und größere wachsen, was letztendlich zum Zusammenbruch des Schaums führt. Die konsequente Anwendung von Tensiden erzeugt gleichmäßige, fein verteilte Blasen und verhindert die Entschäumung. Dicht gepackte Tenside im Flüssigkeitsfilm behindern die Gasdiffusion und erhöhen so die Schaumstabilität.

⑥ Effekt der Oberflächenladung: Trägt der Schaumflüssigkeitsfilm die gleiche Ladung, stoßen sich die beiden Oberflächen gegenseitig ab, wodurch ein Ausdünnen oder Brechen des Films verhindert wird. Ionische Tenside können diesen stabilisierenden Effekt erzielen. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Stärke des Flüssigkeitsfilms der entscheidende Faktor für die Schaumstabilität ist. Tenside, die als Schaumbildner und Stabilisatoren wirken, müssen dicht gepackte, an der Oberfläche absorbierte Moleküle bilden, da dies die molekulare Grenzflächeninteraktion erheblich beeinflusst, die Festigkeit des Oberflächenfilms selbst erhöht und so ein Abfließen von Flüssigkeit vom benachbarten Film verhindert, wodurch die Schaumstabilität verbessert wird.

(3) Zerstörung des Schaums

Das Grundprinzip der Schaumzerstörung besteht in der Veränderung der Bedingungen, die Schaum erzeugen, oder in der Beseitigung der stabilisierenden Faktoren des Schaums. Dies geschieht durch physikalische und chemische Entschäumungsmethoden. Bei der physikalischen Entschäumung bleibt die chemische Zusammensetzung der Schaumlösung erhalten, während Bedingungen wie äußere Störungen, Temperatur- oder Druckänderungen sowie Ultraschallbehandlung verändert werden – alles wirksame Methoden zur Schaumbeseitigung. Bei der chemischen Entschäumung werden bestimmte Substanzen zugesetzt, die mit den Schaumbildnern interagieren und so die Festigkeit des Flüssigkeitsfilms im Schaum verringern, die Schaumstabilität reduzieren und die Schaumbildung beschleunigen. Solche Substanzen werden als Entschäumer bezeichnet und sind meist Tenside. Entschäumer besitzen typischerweise eine bemerkenswerte Fähigkeit, die Oberflächenspannung zu reduzieren, und können leicht an Oberflächen adsorbieren, wobei die Wechselwirkung zwischen den einzelnen Molekülen schwächer ist und so eine lockere Molekülstruktur entsteht. Es gibt verschiedene Entschäumertypen, im Allgemeinen handelt es sich jedoch um nichtionische Tenside. Verzweigte Alkohole, Fettsäuren, Fettsäureester, Polyamide, Phosphate und Silikonöle werden häufig als hervorragende Entschäumer eingesetzt.

(4) Schaum und Reinigung

Die Schaummenge steht nicht in direktem Zusammenhang mit der Reinigungsleistung; mehr Schaum bedeutet nicht automatisch eine bessere Reinigung. Nichtionische Tenside beispielsweise produzieren möglicherweise weniger Schaum als Seife, verfügen aber über eine bessere Reinigungsleistung. Unter bestimmten Bedingungen kann Schaum jedoch die Schmutzentfernung unterstützen; Schaum beim Geschirrspülen beispielsweise trägt Fett weg, während Schaum beim Teppichreinigen Schmutz und feste Verunreinigungen entfernt. Darüber hinaus kann Schaum ein Indikator für die Wirksamkeit des Reinigungsmittels sein; übermäßiges Fett verhindert häufig die Blasenbildung, was entweder zu fehlendem Schaum führt oder vorhandenen Schaum verringert, was auf eine geringe Wirksamkeit des Reinigungsmittels hindeutet. Darüber hinaus kann Schaum als Indikator für die Sauberkeit des Spülvorgangs dienen, da die Schaummenge im Spülwasser bei niedrigeren Reinigungsmittelkonzentrationen häufig abnimmt.

09 Waschvorgang

Waschen ist im Allgemeinen der Prozess, bei dem unerwünschte Bestandteile von einem zu reinigenden Gegenstand entfernt werden, um einen bestimmten Zweck zu erreichen. Im Allgemeinen bezeichnet Waschen die Entfernung von Schmutz von der Oberfläche eines Trägers. Beim Waschen schwächen oder beseitigen bestimmte chemische Substanzen (z. B. Reinigungsmittel) die Wechselwirkung zwischen Schmutz und Träger und wandeln die Bindung zwischen Schmutz und Träger in eine Bindung zwischen Schmutz und Reinigungsmittel um, wodurch deren Trennung ermöglicht wird. Da die zu reinigenden Gegenstände und der zu entfernende Schmutz sehr unterschiedlich sein können, ist Waschen ein komplexer Prozess, der sich wie folgt vereinfachen lässt:

Träger • Schmutz + Waschmittel = Träger + Schmutz • Waschmittel. Der Waschvorgang lässt sich grundsätzlich in zwei Phasen unterteilen:

1. Der Schmutz wird durch die Wirkung des Reinigungsmittels vom Träger getrennt.

2. Der abgetrennte Schmutz wird im Medium dispergiert und suspendiert. Der Waschvorgang ist reversibel, d. h. der dispergierte oder suspendierte Schmutz kann sich möglicherweise wieder auf dem gereinigten Gegenstand absetzen. Daher müssen wirksame Reinigungsmittel nicht nur in der Lage sein, den Schmutz vom Träger zu lösen, sondern ihn auch zu dispergieren und zu suspendieren, um ein erneutes Absetzen zu verhindern.

(1) Schmutzarten

Selbst ein einzelner Gegenstand kann je nach Verwendungszweck unterschiedliche Arten, Zusammensetzungen und Mengen von Schmutz ansammeln. Öliger Schmutz besteht hauptsächlich aus verschiedenen tierischen und pflanzlichen Ölen sowie Mineralölen (wie Rohöl, Heizöl, Kohlenteer usw.); fester Schmutz umfasst Partikel wie Ruß, Staub, Rost und Ruß. Kleidungsschmutz kann von menschlichen Ausscheidungen wie Schweiß, Talg und Blut stammen; von Lebensmittelflecken wie Obst- oder Ölflecken und Gewürzen; Rückständen von Kosmetika wie Lippenstift und Nagellack; Luftschadstoffen wie Rauch, Staub und Erde; sowie weiteren Flecken wie Tinte, Tee und Farbe. Diese Schmutzarten lassen sich im Allgemeinen in feste, flüssige und spezielle Arten einteilen.

① Fester Schmutz: Typische Beispiele sind Ruß-, Schlamm- und Staubpartikel, die meist negativ geladen sind und daher leicht an faserigen Materialien haften bleiben. Fester Schmutz ist in der Regel weniger wasserlöslich, kann aber in Reinigungsmitteln dispergiert und suspendiert werden. Partikel kleiner als 0,1 μm können besonders schwierig zu entfernen sein.

② Flüssiger Schmutz: Dazu gehören ölige, öllösliche Substanzen wie tierische Öle, Fettsäuren, Fettalkohole, Mineralöle und deren Oxide. Während tierische und pflanzliche Öle sowie Fettsäuren mit Laugen zu Seifen reagieren können, verseifen Fettalkohole und Mineralöle nicht, sondern können von Alkoholen, Ethern und organischen Kohlenwasserstoffen gelöst und durch Waschmittellösungen emulgiert und dispergiert werden. Flüssiger öliger Schmutz haftet aufgrund starker Wechselwirkungen meist fest an faserigen Materialien.

3. Spezialschmutz: Diese Kategorie umfasst Proteine, Stärke, Blut und menschliche Ausscheidungen wie Schweiß und Urin sowie Frucht- und Teesäfte. Diese Stoffe binden sich oft durch chemische Wechselwirkungen fest an Fasern und sind daher schwerer auszuwaschen. Verschiedene Schmutzarten existieren selten unabhängig voneinander, sondern vermischen sich und haften gemeinsam an Oberflächen. Unter äußeren Einflüssen kann Schmutz oxidieren, sich zersetzen oder verrotten, wodurch neue Schmutzarten entstehen.

(2) Schmutzanhaftung

Schmutz haftet aufgrund bestimmter Wechselwirkungen zwischen Objekt und Schmutz an Materialien wie Kleidung und Haut. Die Haftkraft zwischen Schmutz und Objekt kann entweder durch physikalische oder chemische Adhäsion entstehen.

① Physikalische Haftung: Die Haftung von Schmutz wie Ruß, Staub und Schlamm beruht größtenteils auf schwachen physikalischen Wechselwirkungen. Im Allgemeinen lassen sich diese Schmutzarten aufgrund ihrer schwächeren Haftung, die hauptsächlich durch mechanische oder elektrostatische Kräfte entsteht, relativ leicht entfernen.

A: Mechanische Haftung**: Dies bezieht sich typischerweise auf festen Schmutz wie Staub oder Sand, der durch mechanische Mittel anhaftet und relativ leicht zu entfernen ist, obwohl kleinere Partikel unter 0,1 μm ziemlich schwer zu entfernen sind.

B: Elektrostatische Adhäsion**: Hierbei interagieren geladene Schmutzpartikel mit entgegengesetzt geladenen Materialien. Faserige Materialien sind üblicherweise negativ geladen und ziehen dadurch positiv geladene Verunreinigungen wie bestimmte Salze an. Negativ geladene Partikel können sich dennoch über Ionenbrücken, die durch positive Ionen in der Lösung gebildet werden, auf diesen Fasern ansammeln.

② Chemische Adhäsion: Hiermit ist die Haftung von Schmutz an einem Objekt durch chemische Bindungen gemeint. Beispielsweise neigen polarer Feststoffschmutz oder Materialien wie Rost dazu, aufgrund chemischer Bindungen mit funktionellen Gruppen wie Carboxyl-, Hydroxy- oder Amingruppen in Fasermaterialien fest zu haften. Diese Bindungen erzeugen stärkere Wechselwirkungen, wodurch die Entfernung solchen Schmutzes erschwert wird. Für eine effektive Reinigung können spezielle Behandlungen erforderlich sein. Der Grad der Schmutzhaftung hängt sowohl von den Eigenschaften des Schmutzes selbst als auch von denen der Oberfläche ab, an der er haftet.

(3) Mechanismen der Schmutzentfernung

Ziel des Waschens ist die Entfernung von Schmutz. Dabei werden die verschiedenen physikalischen und chemischen Wirkungen von Waschmitteln genutzt, um die Haftung zwischen Schmutz und Waschgut zu schwächen oder zu lösen. Unterstützt werden diese durch mechanische Kräfte (z. B. manuelles Schrubben, Bewegung in der Waschmaschine oder Wassereinwirkung), was letztendlich zur Trennung des Schmutzes führt.

① Mechanismus der Flüssigkeitsschmutzentfernung

A: Nässe: Flüssiger Schmutz ist meist ölig und benetzt faserige Gegenstände, wodurch sich auf deren Oberfläche ein öliger Film bildet. Der erste Schritt beim Waschen ist die Benetzung der Oberfläche durch das Waschmittel.
B: Rollup-Mechanismus zur Ölentfernung: Der zweite Schritt der Flüssigschmutzentfernung erfolgt durch einen Rollup-Prozess. Der flüssige Schmutz, der sich als Film auf der Oberfläche verteilt, rollt sich aufgrund der bevorzugten Benetzung der faserigen Oberfläche durch die Waschflüssigkeit nach und nach zu Tropfen zusammen und wird schließlich durch die Waschflüssigkeit ersetzt.

② Mechanismus zur Entfernung von festem Schmutz

Anders als bei flüssigem Schmutz beruht die Entfernung von festem Schmutz auf der Fähigkeit der Waschflüssigkeit, sowohl die Schmutzpartikel als auch die Oberfläche des Trägermaterials zu benetzen. Die Adsorption von Tensiden an den Oberflächen von festem Schmutz und Trägermaterial verringert deren Wechselwirkungskräfte und verringert dadurch die Haftkraft der Schmutzpartikel, wodurch diese leichter zu entfernen sind. Darüber hinaus können Tenside, insbesondere ionische Tenside, das elektrische Potenzial von festem Schmutz und dem Oberflächenmaterial erhöhen und so die weitere Entfernung erleichtern.

Nichtionische Tenside neigen dazu, an im Allgemeinen geladenen festen Oberflächen zu adsorbieren und können eine signifikante Adsorptionsschicht bilden, wodurch sich Schmutz weniger absetzt. Kationische Tenside können jedoch das elektrische Potenzial von Schmutz und Trägeroberfläche verringern, was zu einer verminderten Abstoßung führt und die Schmutzentfernung erschwert.

③ Entfernung von Spezialschmutz

Herkömmliche Waschmittel können hartnäckige Flecken von Proteinen, Stärke, Blut und Körpersekreten nur schwer entfernen. Enzyme wie Proteasen können Proteinflecken wirksam entfernen, indem sie Proteine ​​in lösliche Aminosäuren oder Peptide zerlegen. Ebenso kann Stärke durch Amylase in Zucker zerlegt werden. Lipasen können beim Abbau von Triacylglycerin-Verunreinigungen helfen, die mit herkömmlichen Mitteln oft nur schwer zu entfernen sind. Flecken von Fruchtsäften, Tee oder Tinte erfordern manchmal Oxidations- oder Reduktionsmittel, die mit den farbbildenden Gruppen reagieren und diese in wasserlöslichere Fragmente zerlegen.

(4) Mechanismus der Trockenreinigung

Die oben genannten Punkte beziehen sich in erster Linie auf das Waschen mit Wasser. Aufgrund der Vielfalt der Stoffe reagieren manche Materialien jedoch möglicherweise nicht gut auf das Waschen mit Wasser, was zu Verformungen, Farbverblassung usw. führen kann. Viele Naturfasern dehnen sich im nassen Zustand aus und schrumpfen leicht, was zu unerwünschten Strukturveränderungen führt. Daher wird für diese Textilien oft eine chemische Reinigung bevorzugt, in der Regel mit organischen Lösungsmitteln.

Die Trockenreinigung ist schonender als die Nasswäsche, da sie mechanische Einwirkungen minimiert, die die Kleidung beschädigen könnten. Um Schmutz bei der Trockenreinigung effektiv zu entfernen, wird er in drei Haupttypen eingeteilt:

① Öllöslicher Schmutz: Dazu gehören Öle und Fette, die sich in Trockenreinigungslösungen leicht auflösen.

② Wasserlöslicher Schmutz: Dieser Typ kann sich in Wasser, aber nicht in Trockenreinigungslösungen auflösen. Er besteht aus anorganischen Salzen, Stärken und Proteinen, die kristallisieren können, sobald das Wasser verdunstet.

③ Schmutz, der weder öl- noch wasserlöslich ist: Dazu gehören Substanzen wie Ruß und Metallsilikate, die sich in keinem der beiden Medien auflösen.

Jede Schmutzart erfordert unterschiedliche Strategien zur effektiven Entfernung bei der Trockenreinigung. Öllöslicher Schmutz wird aufgrund seiner hervorragenden Löslichkeit in unpolaren Lösungsmitteln methodisch mit organischen Lösungsmitteln entfernt. Bei wasserlöslichen Flecken muss das Trockenreinigungsmittel ausreichend Wasser enthalten, da Wasser für eine effektive Schmutzentfernung entscheidend ist. Da Wasser in Trockenreinigungsmitteln nur eine minimale Löslichkeit aufweist, werden häufig Tenside zugesetzt, um die Wasseraufnahme zu verbessern.

Tenside erhöhen die Wasseraufnahmefähigkeit des Reinigungsmittels und tragen zur Solubilisierung wasserlöslicher Verunreinigungen in Mizellen bei. Darüber hinaus können Tenside die Neubildung von Schmutz nach dem Waschen verhindern und so die Reinigungswirkung steigern. Eine geringe Wasserzugabe ist für die Entfernung dieser Verunreinigungen unerlässlich, zu hohe Mengen können jedoch zu Gewebeverzerrungen führen, weshalb ein ausgewogener Wassergehalt in Trockenreinigungslösungen erforderlich ist.

(5) Einflussfaktoren auf die Waschwirkung

Die Adsorption von Tensiden an Grenzflächen und die daraus resultierende Verringerung der Grenzflächenspannung ist entscheidend für die Entfernung von flüssigem oder festem Schmutz. Waschen ist jedoch von Natur aus komplex und wird selbst bei ähnlichen Waschmitteltypen von zahlreichen Faktoren beeinflusst. Zu diesen Faktoren gehören Waschmittelkonzentration, Temperatur, Schmutzeigenschaften, Faserart und Gewebestruktur.

① Tensidkonzentration: Von Tensiden gebildete Mizellen spielen beim Waschen eine zentrale Rolle. Die Wascheffizienz steigt drastisch an, sobald die Konzentration die kritische Mizellenkonzentration (CMC) überschreitet. Daher sollten Waschmittelkonzentrationen über der CMC verwendet werden, um effektiv zu waschen. Waschmittelkonzentrationen über der CMC führen jedoch zu sinkenden Erträgen, sodass eine Überkonzentration unnötig ist.

② Einfluss der Temperatur: Die Temperatur hat einen großen Einfluss auf die Reinigungsleistung. Höhere Temperaturen erleichtern im Allgemeinen die Schmutzentfernung; übermäßige Hitze kann jedoch negative Auswirkungen haben. Eine höhere Temperatur fördert die Schmutzverteilung und kann dazu führen, dass öliger Schmutz leichter emulgiert. Bei dicht gewebten Textilien kann eine erhöhte Temperatur jedoch die Fasern aufquellen lassen und so die Reinigungsleistung beeinträchtigen.

Temperaturschwankungen beeinflussen auch die Tensidlöslichkeit, die CMC und die Mizellenzahl und damit die Reinigungsleistung. Bei vielen langkettigen Tensiden verringern niedrigere Temperaturen die Löslichkeit, manchmal sogar unter ihre eigene CMC; daher kann für eine optimale Funktion eine entsprechende Erwärmung erforderlich sein. Die Auswirkungen der Temperatur auf CMC und Mizellen unterscheiden sich bei ionischen und nichtionischen Tensiden: Eine Erhöhung der Temperatur erhöht typischerweise die CMC ionischer Tenside, was eine Konzentrationsanpassung erforderlich macht.

3 Schaum: Ein weit verbreiteter Irrtum besagt, dass Schaumbildung nicht unbedingt mit Waschwirkung verbunden ist – mehr Schaum bedeutet nicht automatisch bessere Waschergebnisse. Empirische Studien deuten darauf hin, dass schwach schäumende Reinigungsmittel ebenso wirksam sein können. Schaum kann jedoch die Schmutzentfernung in bestimmten Anwendungen unterstützen, beispielsweise beim Geschirrspülen, wo er hilft, Fett zu lösen, oder bei der Teppichreinigung, wo er Schmutz löst. Darüber hinaus kann Schaumbildung ein Indikator für die Wirksamkeit von Reinigungsmitteln sein; überschüssiges Fett kann die Schaumbildung hemmen, während abnehmender Schaum auf eine geringere Reinigungsmittelkonzentration hindeutet.

④ Fasertyp und Textileigenschaften: Neben der chemischen Struktur beeinflussen Aussehen und Anordnung der Fasern die Schmutzhaftung und die Schwierigkeit der Schmutzentfernung. Fasern mit rauer oder flacher Struktur, wie Wolle oder Baumwolle, neigen dazu, Schmutz leichter einzufangen als glatte Fasern. Dicht gewebte Stoffe können zwar zunächst Schmutzansammlungen widerstehen, können aber aufgrund des eingeschränkten Zugangs zum eingeschlossenen Schmutz eine effektive Reinigung erschweren.

⑤ Wasserhärte: Die Konzentrationen von Ca²⁺, Mg²⁺ und anderen Metallionen beeinflussen das Waschergebnis erheblich, insbesondere bei anionischen Tensiden, die unlösliche Salze bilden können, die die Reinigungswirkung mindern. In hartem Wasser ist die Reinigungswirkung selbst bei ausreichender Tensidkonzentration geringer als bei destilliertem Wasser. Für eine optimale Tensidleistung muss die Ca²⁺-Konzentration auf unter 1×10⁻⁶ mol/l (CaCO₃ unter 0,1 mg/l) minimiert werden, was oft die Zugabe von Wasserenthärtern in Waschmittelformulierungen erforderlich macht.