Pyykinpesun kemiaa Teknokemian Yhdistys ry

Likaa on monenlaista Lian tyyppi Esimerkkejä Vesiliukoinen lika Epäorgaaniset suolat, sokeri, virtsa Pigmenttilika Noki, humus, metallioksidit Rasvalika Kasvi- ja eläinrasvat, ihorasva, mineraaliöljy Valkuaisainelika (proteiinilika) Veri, kananmuna, maito, hiki Hiilihydraattilika Tärkkelys Valkaisua vaativa lika Hedelmä- ja vihannesmehu, kahvi, tee, viini Teknokemian Yhdistys ry

Pyykinpesun perustekijät Lian irrottamiseksi tarvitaan neljää tekijää: kemiaa eli pesuainetta vedessä lämpöä, jonka avulla pesuaineen eri ainesosat aktivoituvat aikaa, jotta lika ehtii irrota mekaniikkaa eli veden liikkeitä ja tekstiilien liikettä toisiaan vasten Teknokemian Yhdistys ry

Pyykinpesussa tapahtuvia reaktioita Kemialliset Valkaisuaineen toiminta, metalli-ionien kompleksointi, happaman lian neutralointi emäksellä, rasvalian saippuointi Fysikaalis-kemialliset Vesi liuottaa suoloja, tensidit emulgoivat rasvalikaa tai dispergoivat likaa, orgaaniset liuottimet liuottavat rasvalikaa Biologiset Entsyymien toiminta Teknokemian Yhdistys ry

Pyykinpesuaineen kemikaalit tensidit vedenpehmentäjät pesuemäkset valkaisuaineet kuidunsuoja-aineet entsyymit harmaantumisen estäjät väriensuoja-aineet vaahdonsäätelijät hajusteet säilöntäaineet apuaineet optiset kirkasteet Tekstiileissä erityyppiset liat ja tahrat ovat yleensä sekoittuneet toisiinsa ja imeytyneet tekstiilin kuituihin. Siksi pyykinpesuaineessa on oltava erilaisia tehoaineita, jotka irrottavat lian ja tahrat, mutta säästävät tekstiilin kuituja ja värejä mahdollisimman hyvin. Esimerkiksi entsyymit ovat hyvin erikoistuneita irrottamaan tietynlaista likaa. Tehoaineiden lisäksi tarvitaan aineita, jotka auttavat tehoaineiden toimintaa sekä aineita, jotka viimeistelevät lopputuloksen. Teknokemian Yhdistys ry

Tensidit Pesuaktiivinen aine = tensidi Tensidit ovat ns. pinta-aktiivisia aineita, jotka: vähentävät veden pintajännitystä ja saavat veden kastelemaan tekstiilit paremmin irrottavat likaa ja estävät irronneen lian laskeutumisen takaisin tekstiilille. Tensidejä valmistetaan mm. maaöljystä ja kasviöljyistä (esim. kookosöljystä) Tavallisesti pesuaineessa on useita eri tensidityyppejä, jolloin saavutetaan hyvä lianirrotuskyky mahdollisimman vähäisellä tensidimäärällä Pesevät ainesosat pyykinpesuaineissa ovat tensidejä. Ne ovat tärkeitä pesutapahtumassa. Ne pienentävät veden pintajännitystä, jolloin vesi kostuttaa tekstiilit nopeasti. Tensidejä kutsutaankin myös pinta-aktiivisiksi aineiksi. Niiden molekyylirakenteessa on rasvahakuinen (vettä hylkivä eli hydrofobinen) häntä ja vesihakuinen (hydrofiilinen) pää. Ennen synteettisiä tensidejä pesuaktiivisena aineena käytettiin saippuaa, jota valmistetaan kasvi- tai eläinrasvoista lipeän avulla. Saippua on erittäin herkkä veden kovuudelle muodostaen kalkkisaippuaa, mikä on saippuan suurin heikkous. Saippuan tilalle pyykinpesuaineisiin ovat siksi tulleet synteettiset tensidit, joita valmistetaan maaöljystä sekä nykyään yhä enenevässä määrin kasviöljyistä esim. kookosöljystä sekä maissista. Nykyisin pyykinpesuaineisiin lisätyn saippuan tehtävä on lähinnä toimia vaahdonestoaineena. Kaikki pesuaineissa käytettävät tensidit ovat biohajoavia. Vaatimus on ollut voimassa lokakuusta 2005 alkaen (EY:n pesuaineasetus 648/2004/EY). Poikkeusluvan tähän vaatimukseen voi saada erikseen ainoastaan erityisammattituotteille. Teknokemian Yhdistys ry

Erilaiset tensidit: jaottelu sähkövarauksen perusteella Ionittomat pesu- ja puhdistusaineissa irrottavat hyvin likaa alhaisissa lämpötiloissa eivät ole herkkiä veden kovuudelle irrottavat hyvin rasvalikaa esim. AE (rasva-alkoholietoksylaatti) Anioniset herkkiä veden kovuudelle irrottavat hyvin hiukkaslikaa esim. PAS (primäärinen alkoholisulfaatti), SAS (sekundäärinen alkaanisulfonaatti) Kationiset huuhteluaineissa Amfoteeriset hygieniatuotteissa, esim. shampoissa Tensidit jaetaan sähkövarauksen perusteella kationisiin, anionisiin, ionittomiin ja amfoteerisiin tensideihin. Anionisia ja ionittomia tensidejä käytetään pesu- ja puhdistusaineissa eniten. Ionittomilla tensideillä ei ole varausta. Ne irrottavat hyvin rasvalikaa alhaisissa lämpötiloissa, eivätkä ne ole herkkiä veden kovuudelle. Anioniset tensidit, jotka ovat negatiivisesti varautuneita, irrottavat hyvin hiukkaslikaa, mutta niiden vaahtoavuuden takia täytyy pesuaineisiin lisätä vaahdonestoainetta. Kationisilla tensideillä, joilla on positiivinen varaus, ei ole hyvää pesukykyä, mutta niiden positiivisen sähkövarauksen takia niitä käytetään neutraloimaan negatiivisesti varautuneita pintoja. Esimerkiksi tekstiilien huuhteluaineissa kationiset tensidit poistavat sähköisyyttä ja tekevät pyykistä pehmeää. Amfoteeristen tensidien sähkövaraus riippuu pesuliuoksen pH-arvosta. Se voi olla negatiivisesti varautunut eli anioninen alkaalisessa liuoksessa tai positiivisesti varautunut eli kationinen happamassa liuoksessa tai varaukseton neutraalissa liuoksessa. Teknokemian Yhdistys ry

Miten tensidit toimivat? Rasvahakuinen häntä Vesihakuinen pää 1) 2) Tensdidien molekyylirakenteessa on rasvahakuinen (vettä hylkivä eli hydrofobinen) häntä ja vesihakuinen (hydrofiilinen) pää. Veden pintajännityksen pienentämisen lisäksi tensidit irrottavat likaa tekstiilistä. Esimerkiksi rasvalikaa poistettaessa tensidimolekyylin rasvahakuinen häntä hakeutuu rasvalikaan ja tekstiiliin päin. Pallomainen vesihakuinen pää hakeutuu veteen päin. 2) Kun tensidimolekyylit ovat peittäneet rasvalian, se irtoaa pesuveteen, koska tensidin vesihakuiset päät hakeutuvat nimensä mukaisesti veteen. Pestävän kankaan liikuttelu nopeuttaa tensidimolekyyleillä ympäröidyn likahiukkasen irtoamista kankaasta Yksittäiset tensidimolekyyleillä ympäröidyt likahiukkaset eivät tartu toisiinsa, koska tensidimolekyylien vesihakuisilla päillä on samanmerkkinen sähkövaraus. Tensidityyppejä on useita erilaisia ja pesuaineissa niitä käytetään monipuolisesti, jotta saataisiin hyvä lianirrotuskyky mahdollisimman vähäisellä tensidimäärällä. Teknokemian Yhdistys ry

Vedenpehmentäjät Yleisimmät vedenpehmentäjät ovat zeoliitti (natriumalumiinisilikaatti), sitraatti ja polykarboksylaatti Sitovat veden kovuustekijät, kuten kalsiumin ja magnesiumin, yhdisteiksi, joista ei ole haittaa pesutapahtumassa Pyykinpesuaineen pakkausselosteesta käy ilmi, mitä vedenpehmentäjää tuotteessa on Veden kovuus Veden kovuudella tarkoitetaan veteen liuenneiden kalsium- ja magnesiumsuolojen määrää. Mitä enemmän näitä yhdisteitä on liuennut veteen, sitä kovempaa vesi. Suomessa veden kovuus ilmoi-tetaan yleensä saksalaisena kovuusasteena ° dH. Pesuainepakkauksissa veden kovuus luokitellaan 0-6 ° dH pehmeä vesi, 6-13 ° dH keskikova vesi ja > 13 ° dH kova vesi. Yleisenä vedenpehmentäjänä pesuaineissa käytettiin fosfaattia 1940-luvulta aina 2010-luvulle saakka. Teknokemian Yhdistys ry

Pesuemäkset Natriumkarbonaatit ja natriumsilikaatit Säätelevät pesuliuoksen pH:ta Nostavat pH:ta siten, että tensidien toiminta paranee Pilkkovat likaa Sitovat hieman veteen liuenneita rautasuoloja, mikä estää pyykin kellastumista Silikaatit suojaavat pesukoneen metalliosia korroosiolta Pesuemäksien tehtävä pyykinpesuaineissa on säädellä pesuliuoksen pH-arvoa ja nostaa sen emäksisyyttä siten, että tensidien toiminta paranee. Pesuemäksinä käytetään yleisimmin natriumkarbonaattia Na2CO3 ja natriumsilikaattia Na2O·SiO2. Ne pilkkovat likaa hienojakoisemmaksi ja sitovat jossain määrin veteen liuenneita rautasuoloja, mikä estää pyykin kellastumista. Lisäksi silikaatit suojaavat pesukoneen metalliosia korroosiolta. Teknokemian Yhdistys ry

Valkaisuaineet Natriumperkarbonaatit ja tetranatriumperboraatit Poistavat tekstiileistä värillisiä tahroja sekä kirkastavat kellastuneita vaaleita tekstiilejä Muuttavat tahrassa olevan väriyhdisteen toiseksi yhdisteeksi, jolloin myös tahran väri häviää näkyvistä Valkaisuaktivaattorin avulla valkaisuaineet vapauttavat valkaisevaa happea jo yli 40°C lämpötiloissa Tunnetuin valkaisuaktivaattori on TAED (tetra-asetyylietyleenidiamiini) Pyykinpesuaineissa käytetään natriumperkarbonaattia Na2CO3·1.5 H2O tai tetranatriumperboraattia NaBO3·4 H2O valkaisuaineina. Ne vapauttavat valkaisevaa happea kun lämpötila pesuliuoksessa kohoaa tarpeeksi korkeaksi. Vapautuva happi muuttaa värillisen tahran yhdisteen, esimerkiksi klorofylli- tai karoteiiniyhdisteen, toiseksi yhdisteeksi, jolloin myös tahran väri häviää. Valkaisuaine alkaa toimia lämpötilan noustua yli 60°C:n, mutta valkaisuaktivaattorin eli TAEDin (tetra-asetyylietyleenidiamiinin) avulla perkarbonaatti ja perboraatti saadaan vapauttamaan happea jo 40°C:sta alkaen. Natriumperboraatti hajoaa vesiliuoksessa hitaasti booraksiksi ja vetyperoksidiksi, josta sitten vapautuu happea. Sama mekanismi on myös natriumperkarbonaatilla, joka hajoaa natriumkarbonaatiksi ja vetyperoksidiksi. Teknokemian Yhdistys ry

Entsyymit Poistavat likaa pilkkomalla sitä Minkälaista likaa poistaa Proteaasit Proteiineja eli valkuaisainepitoista likaa Lipaasit Rasvalikaa Amylaasit Tärkkelyspitoista likaa Sellulaasit Tekstiilikuidusta irronnutta puuvillanukkaa Poistavat likaa pilkkomalla sitä Valkuaisaineita, luonnon katalysaattoreita, jotka nopeuttavat reaktioita kulumatta niissä itse Voivat toimia useaan kertaan pesun aikana Tarvitaan pesuaineissa vain hyvin pieniä määriä Toimivat tarkasti halutussa kohteessa (spesifisiä) Entsyymit ovat proteiineja, jotka pystyvät nopeuttamaan reaktioita kulumatta niissä itse eli ne toimivat katalysaattoreina. Entsyymien ansiosta monet tahrat lähtevät alhaisemmassa pesulämpötilassa kuin mitä muuten tarvittaisiin, jos entsyymejä ei käytettäisi. Proteaasit pilkkovat valkuaisainepitoista likaa vesiliukoiseen muotoon, lipaasit pilkkovat vastaavasti rasvapitoista likaa ja amylaasi-entsyymit tärkkelyspitoista likaa. Sellulaasit lisätään pesuaineisiin estämään nyppyjen syntyä tekstiilien pinnalle ja siten tekstiilien värit näyttävät kirkkailta entistä pidempään. Pesuaineissa käytetyt entsyymit ovat joko rakeistettuja eli päällystettyjä tai nestemäisiä entsyymejä. Ne valmistetaan fermentoimalla eli mikrobien kasvatuksen avulla. Ne ovat hyvin valikoivia, eli ne tehoavat vain tietyntyyppiseen likaan. Teknokemian Yhdistys ry

Entsyymien toiminta  ENTSYYMI  LIKA Entsyymien toiminta on esitetty oheisessa kuvassa: 1) Pesuliuoksessa on sekä entsyymejä että likahiukkasia. 2) Entsyymit toimivat “avain-lukko-periaatteella”, jossa lika on lukko ja entsyymi on avain. Tietyntyyppiset entsyymit hakeutuvat tietyntyyppisten likahiukkasten luo. Esimerkiksi proteaasit tarttuvat proteiinilikaan ja lipaasit rasvalikaan. Vain oikealla avaimella saa lukon auki. 3) Entsyymi on hajottanut lian, mutta on itse entisellään valmiina hajottamaan lisää likaa. Kun entsyymit pilkkovat likayhdisteitä, niiden kemiallinen rakenne ei muutu eikä niiden määrä vähene reaktion aikana. Entsyymit voivat toimia siis useampaan kertaan pesun aikana. Tästä toimintatavasta johtuen entsyymejä tarvitaan vain hyvin pieniä määriä pesuaineissa. Teknokemian Yhdistys ry

Muut pesuaineen komponentit Kuidunsuoja-aineet Harmaantumisen estäjät Vaahdonsäätelijät Hajusteet Säilöntäaineet Apuaineet Erikoisaineet Kuidunsuoja-aineet Pesuliuoksessa esiintyy hyvin vähäisinä määrinä metalleja, kuten rautaa, kuparia, sinkkiä ja mangaania, jotka voivat kiihdyttää hapen vapautumista valkaisuaineesta tai häiritä pesuaineen toimintaa. Liian aikaisin tapahtuva hapen vapautuminen vähentää valkaisuaineen tehoa ja saattaa samalla vahingoittaa kangasta. Valkaisuprosessin moitteettoman kulun takaamiseksi lisätään pesuaineeseen esim. magnesiumsilikaattia tai fosfonaatteja sitomaan metalli-ionit pesuliuoksessa sellaiseen muotoon, että niistä ei ole haittaa pesutapahtumassa. Harmaantumisen estäjät CMC eli karboksimetyyliselluloosa ja polymeerit esim. polykarboksylaatit estävät irronneen lian laskeutumisen takaisin vaatteelle, mikä ehkäisee vaatteiden harmaantumista. Selluloosasta valmistettava CMC on suurimolekyylinen yhdiste. Polykarboksylaatteja valmistetaan maaöljystä. Vaahdonsäätelijät Pesuliuos ei saa vaahdota pyykinpesuaineessa. Tämän vuoksi pesuaineeseen lisätään parafiinia, silikoniöljyä, pitkäketjuista saippuaa ym. estämään sen liiallista vaahtoamista. Hajuste Hajuste peittää pesuaineissa raaka-aineiden ominaistuoksua. Pyykinpesuaineiden hajusteet valmistetaan synteettisesti, mutta kemialliselta rakenteeltaan ne ovat luonnollisten mm. kasveista ja hedelmistä saatavien tuoksuaineiden kaltaisia. Lopullisessa hajusteseoksessa voi olla useita kymmeniä eri tuoksukomponentteja, joilla saadaan aikaiseksi tuotteelle ominainen tuoksu. Säilöntäaine Säilöntäaineen tehtävä on varmistaa valmisteen säilyminen valmistuksen jälkeen kuluttajalle laadullisesti moitteettomana. Pesujauheissa säilöntäaineita ei tarvita, koska vedettömässä tuotteessa mikrobit eivät kasva tai lisäänny. Nestemäisten pesuaineiden tiivistyminen on vähentänyt tarvittavan säilöntäaineen määrää, koska valmisteessa on aikaisempaa vähemmän vettä ja enemmän tehoaineita. Apuaineet Apuaineet parantavat pesuaineen eri ainesosien liukenevuutta toisiinsa ja estävät ainesosien erottumisen käytön aikana. Nestemäisissä pesuaineissa käytetään apuaineina muun muassa vettä, etanolia ja propyleeniglykolia. Erikoisaineet Riippuen siitä minkälaisille tekstiileille pyykinpesuaine on kehitetty, siihen voidaan lisätä erilaisia ainesosia parantamaan tekstiilien pesutulosta. - Optiset kirkasteet ovat kuidun pinnalle tarttuvia fluoresoivia aineita, jotka muuttavat näkymätöntä UV-säteilyä sinisen valon suuntaan, jolloin normaalisti hieman kellertävä tekstiili näyttää valkoisemmalta. Myös tekstiiliteollisuus käyttää usein kirkasteita kankaiden viimeistelyssä. - Väriensuoja-ainetta, esim. PVP eli polyvinyylipyrrolidonia voi olla kirjopesuaineissa. Sen tehtävänä on ehkäistä pesussa tekstiileistä irronnutta väriä laskeutumasta takaisin vaatteelle ja värien sekoittumista. Teknokemian Yhdistys ry

Lue lisää Pyykinpesun tietopaketti: Pyykinpesun kemiaa http://www.teknokemia.fi/pyykinpesu/pyykinpesun_kemiaa/ Pesuainesanasto http://www.teknokemia.fi/pesuainesanasto/ Cleanright-sivusto: Ainesosat http://fi.cleanright.eu/ Teknokemian Yhdistys ry