Com es netegen les peces en la rentadora?
2004/04/01 Aranberri, Ibon - Kimikan doktorea Iturria: Elhuyar aldizkaria
Una mica d'història
El sabó es va utilitzar per primera vegada fa uns 5.000 anys. Els babilonis van ser els primers a obtenir el sabó, cuits en pols amb diversos greixos, que pel que sembla s'utilitzaven per a decorar el cabell. Des de llavors, els saboners han estat presents en les civilitzacions de tots els temps. A Egipte, per exemple, fa temps
3.500 anys, persones d'alt nivell es banyaven assíduament amb grasses animals i vegetals i sabons a base de sals alcalines. També els romans i grecs usaven amb freqüència ensabonis per a la neteja i la medicina.
Segons diverses llegendes, els romans van donar la paraula sabó al producte que netejava tan bé. Sembla que en la muntanya Gripau es crema el bestiar sacrificat i que les cendres generades posteriorment es barregen fàcilment amb les grasses animals abocades. No sé com, aquestes mescles s'abocaven al riu Tiber i arribaven al lloc on les dones rentaven la roba. Segons aquestes dones, la roba es netejava més fàcilment en el cim de la muntanya després d'abocar aquesta curiosa mescla al riu.
En l'Edat mitjana es fabricava sabó amb oli d'oliva a Espanya, França i Itàlia. La producció moderna de sabó va començar en 1811, quan el químic francès Michel Eugene Chevreul va investigar les característiques i química dels greixos, els àcids grassos i la glicerina.
Però el detergent és més nou. Va aparèixer en el mercat per primera vegada en 1907 de la mà de l'empresa alemanya Persil. Aquest detergent, a més dels sabons tradicionals, contenia perborato sòdic, silicat sòdic i carbonat sòdic (perborato + silicat = PERSIL).
La diferència més evident entre detergents i sabons és el seu origen. Els detergents són sintètics i s'obtenen a partir de les fraccions de petroli. Els sabons són naturals. Malgrat ser molt bons netejadors, el rendiment dels sabons disminueix considerablement en presència d'aigua i sals minerals. Els detergents, per part seva, augmenten en les mateixes condicions.
Mecanismes de neteja
Per a comprendre com es produeix la neteja s'ha de parar esment a la interacció de tres elements: el de rentada, en aquest cas el teixit; la brutícia o taca, és a dir, el de rentada a 100 (greix en general); i la dissolució aquosa en la qual està dissolt el detergent.
La clau de la neteja està en la relació adequada entre els tres, però no ha estat fàcil conèixer els detalls de la relació. El comportament dels detergents s'ha entès gràcies a la recerca duta a terme en les últimes dècades, malgrat el centenari de la seva primera utilització. De fet, igual que ocorre amb molts cosmètics, els fabricants no coneixen la funció de molts components. No obstant això, saben que els productes serveixen i compleixen bé la seva comesa.
Per a facilitar l'explicació del procés de neteja es poden dividir els passos que es donen en la rentadora en dues parts. En la primera, en la neteja del teixit s'extreuen del teixit les gotes de taques que taquen el teixit. En la segona, el repte és doble: aconseguir que aquestes gotes romanguin disperses en solució de detergent i no tornin al teixit. És clar que la segona part és tan important com la primera, ja que en la segona, si les coses no es fan bé, els teixits continuaran bruts.
Cal tenir en compte que el mecanisme de neteja no és l'únic. Hi ha molts tipus de teixits i brutícia, i no tots actuen igual, per la qual cosa és impossible trobar una sola teoria o mecanisme que expliqui bé el procés de neteja.
Si la interacció entre la taca i el teixit és química, per exemple, l'enllaç covalent ha de trencar-se mitjançant unions químiques addicionals entre ambdues. Per a això s'utilitzen enzims o lleixius. Per exemple, els enzims proteasa i amilasa trenquen les cadenes de midó i proteïnes de les taques de xocolata, llet o herba, i fragmenten i redueixen completament la taca. Però si la taca i el teixit estan adherits per forces electroestàtiques o febles forces d'atracció intermoleculars, el mecanisme de neteja és totalment diferent. És el cas de les partícules sòlides i les gotes de greix. En aquests casos s'utilitzen surfactants per a ajudar les taques a treure-les del teixit.
Els surfactants, també dits molècules tensioactives, són un dels components més importants dels detergents i tenen diverses obligacions. Redueixen la tensió superficial del teixit i de la taca i redueixen el treball d'extracció de la mateixa del teixit; a més, els surfactants tendeixen a col·locar-se sobre la superfície de la taca, per la qual cosa l'emulsionen amb gran facilitat en l'aigua. Finalment, les gotes de greix es protegeixen bé unes d'altres per a evitar que tornin a unir-se.
Si la taca és líquida, el procés de neteja pot explicar-se matemàticament d'una forma senzilla. Posem una gota d'oli o greix sobre un teixit o una fibra. La gota forma un angle amb el teixit, que és l'angle de contacte (q). Aquest angle indica la dificultat de netejar el teixit: si és petit, la superfície de contacte entre la taca i el teixit és elevada, la qual cosa dificulta la seva neteja. Si l'angle és alt, ocorre a l'inrevés. És lògic ja que cal fer un treball físic per a portar la goteta de greix des de la superfície del teixit a la solució aquosa.
El menor treball es realitza quan l'angle q entre el teixit i la goteta és 0. Llavors, els dos es toquen en un punt i la neteja és instantània. Per sobre de zero, el treball només augmenta. No obstant això, si l'angle és menor de 90° (B), la qüestió no és tan complicada, ja que l'ajuda dels surfactants sol ser suficient per a treure la taca del teixit. No obstant això, si l'angle oscil·la entre 90° i 180° (C), només una part de la gota d'oli abandona el teixit i la roba roman bruta en sortir de la rentadora. En aquest cas, la rentada de la roba requereix un altre mecanisme, com la dissolució de gotes d'oli.
Una vegada neta, protegir
Una vegada extretes les gotetes de taques del teixit, s'han de mantenir disperses en l'aigua perquè la neteja no sigui un treball de desànim. Per a això cal protegir les gotes del teixit i el teixit de les gotes. En aquest procés també és imprescindible la col·laboració dels surfactants.
Els surfactants tendeixen a col·locar-se sobre les superfícies de les gotes i teixits de greix, proporcionant a totes dues superfícies el mateix tipus de càrrega. En conseqüència, les forces de repulsió permeten que les gotes de les taques no coincideixin entre si i es mantinguin el més allunyades possible del teixit. A més de provocar repulsió elèctrica, les molècules tensoactivas també interfereixen físicament amb cadenes d'alt pes molecular. Les molècules tensoactivas també es col·loquen en les superfícies del teixit i de la gota de greix, i les seves cadenes llargues i arrissades ajuden a mantenir les superfícies allunyades entre si.
Extres
Com a additius s'utilitzen polímers i altres productes. La carboxil cel·lulosa sòdica, per exemple, una vegada netejades les fibres de cel·lulosa, crea una capa protectora en la superfície de la fibra que impedeix la reposició de les gotes de greix.
Els detergents contenen components que no tenen com a objectiu espantar la taca. Els silicats i fosfats, per exemple, milloren el rendiment dels detergents, formant complexos solubles amb els ions Ca+2 i Mg+2 presents en l'aigua per a evitar la formació de sediments calcaris en les canonades d'aigua. No obstant això, el seu impacte sobre el medi ambient es veu afectat per la cerca d'additius que substitueixin als fosfats en els últims anys.
Els colorants fluorescents aporten millor lluentor i aspecte a la roba blanca. Absorbeixen la llum ultraviolada i emeten un color blau clar que, gràcies a aquest truc, oculta l'amarg que pot tenir la roba.
Una vegada fet tot aquest camí, la roba hauria de sortir neta de la rentadora i, a pesar que hi hagi moltes millores —tots coneixem una taca que sembla pegar-se una vegada a una peça i quedar-se en ella per sempre—, normalment és així. Aquí dins, més que un miracle, hi ha molt en joc la química.
Materials que es netegen sense sabó
Alguns químics alemanys, copiant les característiques de la fulla de la planta lotus, han desenvolupat pedres, paper o teixits que només es netegen. Les fulles de Lotus són superhidrófobas (odi en grec a l'aigua), on les gotes d'aigua es rellisquen totalment. Fins i tot en dies plujosos les fulles es mantenen completament seques. Aquesta delicadesa és molt interessant, ja que les gotes de pluja arrosseguen la brutícia que es troba damunt de les fulles (pols, pol·len, etc.). ).
El botànic Wilhelm Barthlott va descobrir el perquè a principis dels 90. Les fulles de lotus deuen la seva acidesa a les picors de 5-10 micròmetres de superfície. Els coixins permeten que les gotes d'aigua només estiguin en contacte amb la superfície de les fulles en alguns punts i no puguin quedar sobre elles. Cauen pel seu compte.
En la imatge de l'esquerra apareixen dues superfícies superhidrófobas no naturals. En tots dos casos, les gotes que es lliscaran amb facilitat són perfectament rodones. Aquestes superfícies poden, per tant, netejar-se sense sabó o additiu, només gràcies al moviment de la gota. L'efecte de la fulla de lotus s'aconsegueix mitjançant el tractament químic de les superfícies. El mètode va ser patentat pel propi Barthlott amb la marca Efecte Lotus (BASF) i ja s'ha utilitzat per a netejar façanes.
L'efecte Lotus permet modificar les característiques superficials de molts materials i facilita molt la neteja. Com es pot apreciar en la imatge, les gotes d'aigua, a mesura que es mouen i cauen, recullen la pols i la brutícia i les porten amb si.
Suavitzants tèxtils
Els suavitzants tèxtils també tenen una gran importància en el procés de neteja. Són un dels components dels detergents de roba, però sovint s'afegeixen els teixits després de netejar-los. Els components actius dels suavitzants són surfactants. Es peguen sobre la superfície dels teixits, col·locant els caps amb càrrega positiva cap al teixit negatiu en l'aigua i les coles cap a l'exterior. Produeixen en la superfície de les fibres tèxtils una capa suau que, a més de protegir les fibres, confereix a la roba una consistència suau.
BIBLIOGRAFIA
- Kaoru Tsujii Surface Activity, Principles, Phenomena and Applications, Academic Press (1998).
- D. J. Shaw Introduction to Colloid and Surface Chemistry, 4th Ed, Butterworth-Heinemann Ltd (1992).
- Efecte Lotus: O.E. Erbil, S.L. Demirel, et al. Science 299, 1377, 2003.
Gràcies a Idurre Furones per les seves esmenes.
Gai honi buruzko eduki gehiago
Elhuyarrek garatutako teknologia
