Pyykinpesuaineiden toiminta
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.Veden pintajännityksen pienentämisen lisäksi tensidit myös irrottavat likaa tekstiilistä. Esimerkiksi rasvalikaa poistettaessa tensidimolekyylin rasvahakuinen häntä hakeutuu rasvalikaan ja tekstiiliin päin. Pallomainen vesihakuinen pää hakeutuu veteen päin. 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 lianirroituskyky mahdollisimman vähäisellä tensidimäärällä. 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 ja se voi olla negatiivisesti varautunut eli anioninen alkaalisessa liuoksessa tai positiivisesti varautunut eli kationinen happamassa liuoksessa tai neutraalissa liuoksessa varaukseton.
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.
Vedenpehmentäjät
Pyykinpesuaineiden vedenpehmentäjinä käytetään useita eri yhdisteitä. Yleisimpiä näistä ovat fosfaatti ja zeoliitti. Niiden tehtävä pesuaineessa on sitoa veden kovuustekijät, kuten kalsium ja magnesium yhdisteiksi joista pesutapahtumassa ei ole haittaa. Näin muut pesuaineen komponentit pystyvät suoriutumaan tehtävästään pesussa. Fosfaattien käyttö pyykinpesussa on ollut tunnettua jo 1940-luvulta lähtien. Fosfaatti-yhdisteistä pesuaineissa käytetään natriumtripolyfosfaattia STPP, jonka kemiallinen kaava on Na5P3O10.
Fosfaattia valmistetaan mm. apatiittimineraalista, joka prosessoidaan fosforihapoksi ja edelleen pesuaineisiin sopivaksi. Fosfaattien tiedetään rehevöittävän vesistöjä. Ympäristösyistä fosfaatteja on korvattu pyykinpesuaineissa muilla yhdisteillä, etenkin synteettisellä zeoliitilla. Suomessa vesistöjen rehevöitymistä on pyritty vähentämään ensisijaisesti yhdyskuntien ja teollisuuden jätevesien tehokkaalla käsittelyllä. Jätevedenpuhdistamojen piirissä asuu n. neljä miljoonaa asukasta ja niiden fosforinpoisto on lähes 100 % (keskimäärin 93 %). Lähde: Suomen Ympäristökeskus
Pesuaineissa käytettävä zeoliitti on savenkaltainen synteettisesti valmistettu yhdiste. Pesuaineissa zeoliittia on käytetty 1970-luvulta lähtien ja sen kemiallinen kaava on Na12(AlO2)12(SiO2)12· 27 H2O. Zeoliitit tulivat pesuaineisiin korvaamaan fosfaatteja, joilla on haitallinen vaikutus vesistön liialliseen rehevöitymiseen. Luonnossa esiintyviä zeoliitteja tunnetaan noin 40 erilaista ja synteettisesti osataan valmistaa useita satoja erilaisia zeoliittityyppejä. Zeoliitti pesuaineisiin valmistetaan kemiallisen prosessoinnin avulla natriumsilikaatista ja natriumaluminaatista tai kaoliinista ja natriumhydroksidista. Zeoliitti yksin ei riitä pehmentämään vettä, vaan pesuaineessa tarvitaan zeoliitin lisäksi polykarboksylaatteja, jotka ovat polymeerisiä kompleksinmuodostajia. Ne ovat usein yhden tai useamman karboksyylihapon esim. akryylihapon ja maleiinihapon polymeerejä.
Takaisin ylös
Veden kovuus
Veden kovuudella tarkoitetaan veteen liuenneiden kalsium- ja magnesiumsuolojen määrää. Mitä enemmän näitä yhdisteitä on liuennut veteen, sitä kovempaa vesi on. Suomessa veden kovuus ilmoitetaan yleensä saksalaisena kovuusasteena ° dH. Pesuainepakkauksissa veden kovuus luokitellaan 0-6 ° dH pehmeä vesi, 6-13 ° dH keskikova vesi ja > 13 ° dH kova vesi.
Takaisin ylös
Pesuemäkset
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.
Takaisin ylös
Valkaisuaineet
Pyykinpesuaineissa käytetään natriumperkarbonaattia Na2CO3·1.5 H2O tai tetranatriumperboraattia NaBO3·4 H2O valkaisuaineina. Ne vapauttavat valkaisevaa happea kun lämpötila pesuliuoksessa kohoaa tarpeeksi korkeaksi ja vapautuva happi muuttaa värillisen tahran esimerkiksi klorofylli- tai karoteiiniyhdisteen toiseksi yhdisteeksi, jolloin myös sen 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.
Takaisin ylös
Entsyymit
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. 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. Ne valmistetaan fermentoimalla eli mikrobien kasvatuksen avulla. Ne ovat hyvin valikoivia, eli ne tehoavat vain tietyntyyppiseen likaan. Entsyymien toiminta on esitetty seuraavassa 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.
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.
Takaisin ylös
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.
Takaisin ylös
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.
Takaisin ylös
Vaahdonsäätelijat
Pesuliuos ei saa vaahdota pyykinpesuaineessa. Tämän vuoksi pesuaineeseen lisätään parafiinia, silikoniöljyä, pitkäketjuista saippuaa ym. estämään sen liiallista vaahtoamista.
Takaisin ylös
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.
Takaisin ylös
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.
Takaisin ylös
Apuaine
Jauheissa apuaineena on käytetty natriumsulfaattia, joka on voitu jättää pois lähes täysin tiivistepesuaineista uuden valmistusteknologian ansiosta. Apuaineen tehtävä jauheissa on helpottaa tuotteen annostelua pakkauksesta pyykinpesukoneen annostelulokeroon sekä edelleen lokerosta pesurumpuun. Nestemäisissä pesuaineissa käytetään apuaineina muun muassa vettä, etanolia ja propyleeniglykolia, jotka parantavat myös eri ainesosien liukenevuutta toisiinsa ja estävät niiden erottumisen käytön aikana.
Takaisin ylös
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.
Takaisin ylös