Chemische Reinigung - Dry cleaning

Chemische Reinigung ist jedes Reinigungsverfahren für Kleidung und Textilien mit einem anderen Lösungsmittel als Wasser .

Bei der chemischen Reinigung wird immer noch Flüssigkeit verwendet, aber die Kleidung wird stattdessen in einem wasserfreien flüssigen Lösungsmittel getränkt, Tetrachlorethylen (Perchlorethylen), das in der Industrie als "Perc" bekannt ist und das am häufigsten verwendete Lösungsmittel ist. Alternative Lösungsmittel sind 1-Brompropan und Petroleumbenzin.

Die meisten Naturfasern können mit Wasser gewaschen werden, aber einige synthetische Stoffe (zB Viskose , Lyocell , Modal und Cupro ) reagieren schlecht mit Wasser und müssen chemisch gereinigt werden.

Geschichte

Die chemische Reinigung geht auf den amerikanischen Unternehmer Thomas L. Jennings zurück . Jennings bezeichnete seine Methode als „trockenes Scheuern“.

Der französische Färberei-Betreiber Jean Baptiste Jolly entwickelte eine eigene Methode zur Reinigung von Stoffen mit Kerosin und Benzin . 1845 eröffnete er die erste chemische Reinigung in Paris.

Bedenken hinsichtlich der Entflammbarkeit veranlassten William Joseph Stoddard, eine chemische Reinigung aus Atlanta , Stoddard-Lösungsmittel (White Spirit) als etwas weniger entflammbare Alternative zu benzinbasierten Lösungsmitteln zu entwickeln. Die Verwendung von leicht entzündlichen Petroleumlösungsmitteln verursachte viele Brände und Explosionen, was zu einer staatlichen Regulierung von chemischen Reinigungen führte. Nach dem Ersten Weltkrieg begannen chemische Reinigungen mit chlorierten Lösungsmitteln. Diese Lösungsmittel waren viel weniger entflammbar als Petroleumlösungsmittel und hatten eine verbesserte Reinigungskraft.

Wechsel zu Tetrachlorethylen

Bis Mitte der 1930er Jahre hatte die chemische Reinigungsindustrie Tetrachlorethylen (Perchlorethylen), kurz PCE, als Lösungsmittel eingeführt. Es hat eine ausgezeichnete Reinigungskraft und ist nicht brennbar und mit den meisten Kleidungsstücken kompatibel. Da es stabil ist, wird Tetrachlorethylen leicht recycelt.

Infrastruktur

Chemische Reinigungsunternehmen sind aus Sicht des Kunden entweder Fabriken oder Drop-Shops . Eine Anlage führt die Reinigung vor Ort durch. Ein Drop-Shop nimmt Kleidungsstücke von Kunden entgegen, schickt sie an eine große Fabrik und lässt die gereinigten Kleidungsstücke dann zur Abholung durch den Kunden an den Shop zurückgeben. Die Durchlaufzeit ist bei einem Drop-Shop länger als bei einem lokalen Werk. Der Betrieb einer Anlage erfordert jedoch mehr Arbeit für den Geschäftsinhaber. Seit 2010 werden in einigen Märkten Web-Apps verwendet, um eine kostengünstige Hauslieferung für die chemische Reinigung zu planen.

Dieser Zyklus minimiert das Risiko von Bränden oder gefährlichen Dämpfen, die durch den Reinigungsprozess entstehen. Zu diesem Zeitpunkt wurde die chemische Reinigung in zwei verschiedenen Maschinen durchgeführt – eine für den Reinigungsprozess und eine zweite zum Entfernen des Lösungsmittels aus den Kleidungsstücken.

Maschinen dieser Ära wurden als belüftet beschrieben ; ihre Trocknungsabgase wurden in die Atmosphäre abgegeben, wie bei vielen modernen Wäschetrocknerabgasen. Dies trug nicht nur zur Umweltverschmutzung bei, sondern es ging auch viel potenziell wiederverwendbares PCE in die Atmosphäre verloren. Viel strengere Kontrollen der Lösungsmittelemissionen haben dafür gesorgt, dass alle Trockenreinigungsmaschinen in der westlichen Welt jetzt vollständig geschlossen sind und keine Lösungsmitteldämpfe in die Atmosphäre abgegeben werden. In geschlossenen Maschinen wird das während des Trocknungsprozesses zurückgewonnene Lösungsmittel kondensiert und destilliert, um es zur Reinigung weiterer Ladungen wiederzuverwenden oder sicher zu entsorgen. Die meisten modernen geschlossenen Maschinen verfügen außerdem über einen computergesteuerten Trocknungssensor, der automatisch erkennt, wenn alle nachweisbaren PCE-Spuren entfernt wurden. Dieses System stellt sicher, dass am Ende des Zyklus nur geringe Mengen an PCE-Dämpfen freigesetzt werden.

Mechanismus

Struktur von Zellulose, dem Hauptbestandteil von Baumwolle. Die vielen OH- Gruppen binden Wasser, was zum Aufquellen des Gewebes und zur Knitterbildung führt, die durch die Behandlung dieser Materialien mit Tetrachlorethylen und anderen chemischen Reinigungslösemitteln minimiert wird.

Hinsichtlich des Mechanismus löst die chemische Reinigung Flecken auf dem Artikel selektiv. Die Lösungsmittel sind unpolar und neigen dazu, fleckenverursachende Verbindungen selektiv zu extrahieren. Diese Flecken würden sich sonst nur in wässrigen Waschmittelmischungen bei hohen Temperaturen auflösen und empfindliche Textilien beschädigen.

Unpolare Lösungsmittel eignen sich auch für einige Stoffe, insbesondere für natürliche Stoffe, da das Lösungsmittel nicht mit polaren Gruppen innerhalb des Stoffes interagiert. Wasser bindet an diese polaren Gruppen, was während des Waschens zum Quellen und Dehnen von Proteinen in den Fasern führt. Außerdem stört die Bindung von Wassermolekülen schwache Anziehungen innerhalb der Faser, was zum Verlust der ursprünglichen Form der Faser führt. Nach dem Waschgang trocknen die Wassermoleküle ab. Die ursprüngliche Form der Fasern wurde jedoch bereits verzerrt, was häufig zu einer Schrumpfung führt. Unpolare Lösungsmittel verhindern diese Wechselwirkung und schützen empfindlichere Stoffe.

Durch die Verwendung eines wirksamen Lösungsmittels in Verbindung mit mechanischer Reibung beim Trommeln werden Flecken effektiv entfernt.

Verfahren

Eine moderne Trockenreinigungsmaschine mit Touchscreen und SPS-Steuerung, Hersteller EazyClean, Typ EC124, Foto vor der Installation
Serie 3 Trockenreinigungsmaschine mit SPS-Steuerung, Hersteller, BÖWE Textilreinigung Deutschland

Eine chemische Reinigung ähnelt einer Kombination aus Haushaltswaschmaschine und Wäschetrockner. Die Kleidungsstücke werden in die Wasch- oder Extraktionskammer (als „Korb“ oder „Trommel“ bezeichnet), die das Herzstück der Maschine darstellt. Die Waschkammer enthält eine horizontale, perforierte Trommel, die sich innerhalb eines Außenmantels dreht. Die Hülle hält das Lösungsmittel, während die rotierende Trommel die Kleidungsstückladung hält. Die Korbkapazität liegt zwischen 10 und 40 kg (22 bis 88 lb).

Während des Waschgangs wird die Kammer zu etwa einem Drittel mit Lösungsmittel gefüllt und beginnt sich zu drehen, wodurch die Kleidung bewegt wird. Die Temperatur des Lösungsmittels wird bei 30 Grad Celsius (86 Grad Fahrenheit) gehalten, da eine höhere Temperatur es beschädigen kann. Während des Waschzyklus wird das Lösungsmittel in der Kammer (allgemein als „Käfig“ oder „Tackle-Box“ bekannt) durch eine Filterkammer geleitet und dann in den „Käfig“ zurückgeführt. Dies wird als Zyklus bezeichnet und wird während der Waschdauer fortgesetzt. Anschließend wird das Lösungsmittel entfernt und einer Destillationseinheit , bestehend aus Kessel und Kondensator, zugeführt . Das kondensierte Lösungsmittel wird einer Abscheidereinheit zugeführt, in der das restliche Wasser vom Lösungsmittel getrennt und dann in den Tank für „sauberes Lösungsmittel“ geleitet wird. Die ideale Durchflussmenge beträgt je nach Maschinengröße etwa 8 Liter Lösungsmittel pro Kilogramm Kleidungsstücke pro Minute.

Kleidungsstücke werden auch auf Fremdkörper überprüft. Gegenstände wie Kunststoffstifte können sich im Lösungsmittelbad auflösen und die Textilien beschädigen. Einige Textilfarbstoffe sind „lose“ und wird während der Lösungsmittelfarbstoff Eintauchens vergießen. Zerbrechliche Gegenstände wie Federbettdecken oder Teppiche oder Behänge mit Quasten können in einem losen Netzbeutel eingeschlossen werden. Die Dichte von Perchlorethylen beträgt bei Raumtemperatur etwa 1,7 g/cm 3 (70 % schwerer als Wasser), und das bloße Gewicht des absorbierten Lösungsmittels kann dazu führen, dass das Textil unter Normalkraft während des Extraktionszyklus versagt, es sei denn, der Netzbeutel bietet mechanischen Halt.

Nicht alle Flecken können durch chemische Reinigung entfernt werden. Einige müssen mit Fleckenlösungsmitteln behandelt werden – manchmal durch Dampfstrahl oder durch Einweichen in speziellen Fleckenentfernerflüssigkeiten – bevor die Kleidungsstücke gewaschen oder chemisch gereinigt werden. Außerdem ist es schwierig, Kleidungsstücke, die längere Zeit in verschmutztem Zustand gelagert wurden, wieder in ihre ursprüngliche Farbe und Textur zurückzubringen.

Ein typischer Waschgang dauert je nach Wäscheart und Verschmutzungsgrad 8–15 Minuten. In den ersten drei Minuten lösen sich lösemittellösliche Verschmutzungen im Perchlorethylen auf und lose, unlösliche Verschmutzungen lösen sich ab. Es dauert 10–12 Minuten, nachdem sich die lose Erde gelöst hat, um den eingemahlenen unlöslichen Schmutz von der Kleidung zu entfernen. Maschinen, die Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel verwenden, erfordern aufgrund der viel langsameren Solvatisierungsgeschwindigkeit von lösungsmittellöslichen Verschmutzungen einen Waschzyklus von mindestens 25 Minuten. Ein Trockenreinigungs Tensid „Seife“ kann ebenfalls hinzugefügt werden.

Am Ende des Waschzyklus startet die Maschine einen Spülzyklus, bei dem die Wäschemenge mit frisch destilliertem Lösungsmittel aus dem Lösungsmitteltank gespült wird. Diese reine Lösungsmittelspülung verhindert Verfärbungen, die durch Schmutzpartikel verursacht werden, die durch das „schmutzige“ Arbeitslösungsmittel wieder auf die Kleidungsoberfläche aufgenommen werden.

Nach dem Spülzyklus beginnt die Maschine mit dem Extraktionsprozess, bei dem das Lösungsmittel zur Wiederverwendung zurückgewonnen wird. Moderne Maschinen gewinnen ca. 99,99 % des eingesetzten Lösungsmittels zurück. Der Extraktionszyklus beginnt mit dem Ablassen des Lösungsmittels aus der Waschkammer und dem Beschleunigen des Korbs auf 350–450  U/min , wodurch ein Großteil des Lösungsmittels aus dem Stoff geschleudert wird. Bis zu diesem Zeitpunkt erfolgt die Reinigung bei normaler Temperatur, da das Lösungsmittel bei der Trockenreinigung nie erhitzt wird. Wenn kein Lösungsmittel mehr ausgeschleudert werden kann, startet die Maschine den Trocknungszyklus.

Während des Trockengangs werden die Kleidungsstücke in einem warmen Luftstrom (60–63 °C/140–145 °F) geschleudert, der durch den Korb zirkuliert und dabei Lösungsmittelreste verdunstet, die nach dem Schleudergang zurückgeblieben sind. Die Lufttemperatur wird kontrolliert, um Hitzeschäden an den Kleidungsstücken zu vermeiden. Die abgesaugte warme Luft aus der Maschine strömt dann durch eine Kühleinheit, in der Lösungsmitteldämpfe kondensiert und in den Tank für destilliertes Lösungsmittel zurückgeführt werden. Moderne Trockenreinigungsmaschinen verwenden ein geschlossenes System, in dem die gekühlte Luft wieder erwärmt und umgewälzt wird. Dies führt zu hohen Lösungsmittelrückgewinnungsraten und reduzierter Luftverschmutzung. In den Anfängen der chemischen Reinigung wurden große Mengen Perchlorethylen in die Atmosphäre abgelassen, weil es als billig und unbedenklich galt.

Viele chemische Reinigungen legen gereinigte Kleidung in dünne, durchsichtige Kleidersäcke aus Plastik

Nachdem der Trocknungszyklus abgeschlossen ist, kühlt ein Desodorierungszyklus ( Belüftung ) die Kleidungsstücke und entfernt weitere Lösungsmittelspuren, indem kühle Außenluft über die Kleidungsstücke und dann durch einen Dampfrückgewinnungsfilter aus Aktivkohle und Polymerharzen zirkuliert wird. Nach dem Belüftungszyklus sind die Kleidungsstücke sauber und bereit zum Bügeln und Finishen.

Lösungsmittelverarbeitung

Eine Firbimatic Saver-Serie. Diese Maschine verwendet aktivierte Tonfiltration anstelle von Destillation. Es verbraucht viel weniger Energie als herkömmliche Methoden.

Arbeitslösemittel aus der Waschkammer durchläuft mehrere Filtrationsschritte , bevor es in die Waschkammer zurückgeführt wird. Der erste Schritt ist eine Knopffalle, die verhindert, dass kleine Gegenstände wie Flusen, Verschlüsse, Knöpfe und Münzen in die Lösungsmittelpumpe gelangen.

Auf dem Flusenfilter sammelt sich mit der Zeit eine dünne Schicht Filterkuchen (genannt "Muck"). Der Dreck wird regelmäßig (normalerweise einmal täglich) entfernt und dann verarbeitet, um im Dreck eingeschlossenes Lösungsmittel zurückzugewinnen. Viele Maschinen verwenden " Drehscheibenfilter ", die den Schmutz durch Zentrifugalkraft aus dem Filter entfernen , während dieser mit Lösungsmittel rückgespült wird.

Nach dem Flusenfilter passiert das Lösungsmittel einen saugfähigen Patronenfilter. Dieser Filter, der Aktivtonen und Holzkohle enthält, entfernt feinen unlöslichen Schmutz und nicht flüchtige Rückstände sowie Farbstoffe aus dem Lösungsmittel. Schließlich passiert das Lösungsmittel einen Polierfilter, der alle zuvor nicht entfernten Verschmutzungen entfernt. Das saubere Lösungsmittel wird dann in den Arbeitslösungsmitteltank zurückgeführt. Gekochte Pulverrückstände sind die Bezeichnung für Abfallstoffe, die beim Herunterkochen oder Destillieren von Mist entstehen. Es enthält Lösungsmittel, pulverförmiges Filtermaterial (Kieselgur), Kohlenstoff, nichtflüchtige Rückstände, Flusen, Farbstoffe, Fett, Schmutz und Wasser. Der Abfallschlamm oder der feste Rückstand aus der Destille enthält Lösungsmittel, Wasser, Schmutz, Kohlenstoff und andere nicht flüchtige Rückstände. Gebrauchte Filter sind ebenso wie Abwasser eine weitere Abfallform.

Um die Reinigungskraft zu erhöhen, werden dem Arbeitslösemittel geringe Mengen Reinigungsmittel (0,5-1,5%) zugesetzt und sind für dessen Funktionalität unerlässlich. Diese Detergenzien emulgieren hydrophobe Verschmutzungen und verhindern, dass sich Schmutz wieder auf Kleidungsstücken ablagert. Je nach Maschinenausführung wird entweder ein anionisches oder ein kationisches Reinigungsmittel verwendet.

Symbole

Das internationale GINETEX Wäsche Symbol für die chemische Reinigung ist ein Kreis. Es kann den Buchstaben P enthalten, um auf Perchlorethylen-Lösungsmittel hinzuweisen, oder der Buchstabe F, um auf ein brennbares Lösungsmittel (Feuergefährliches Schwerbenzin) hinzuweisen. Ein Balken unter dem Kreis weist darauf hin, dass nur milde Reinigungsverfahren empfohlen werden. Ein durchgestrichener leerer Kreis weist darauf hin, dass eine chemische Reinigung nicht erlaubt ist.

Verwendete Lösungsmittel

Perchlorethylen

Perchlorethylen ist das Hauptlösungsmittel für die chemische Reinigung.

Perchlorethylen (PCE oder Tetrachlorethylen) wird seit den 1930er Jahren verwendet. PCE ist das gängigste Lösungsmittel, der „Standard“ für die Reinigungsleistung. Es ist ein hochwirksames Reinigungslösungsmittel. Es ist thermisch stabil, recycelbar und hat eine geringe Toxizität. Es kann jedoch insbesondere bei höheren Temperaturen zu Ausbluten/Verlust der Farbe führen. In einigen Fällen können spezielle Besätze, Knöpfe und Perlen an einigen Kleidungsstücken beschädigt werden. Es ist besser für Flecken auf Ölbasis (die etwa 10 % der Flecken ausmachen) als üblichere wasserlösliche Flecken (Kaffee, Wein, Blut usw.). Die Toxizität von Tetrachlorethylen "ist mäßig bis gering" und "Berichte über menschliche Verletzungen sind trotz seiner breiten Verwendung in der chemischen Reinigung und Entfettung selten".

Kohlenwasserstoffe

Kohlenwasserstoffe werden durch Produkte wie DF-2000 von Exxon-Mobil oder EcoSolv von Chevron Phillips und Pure Dry repräsentiert. Diese Lösungsmittel auf Erdölbasis sind weniger aggressiv, aber auch weniger wirksam als PCE. Obwohl brennbar, kann die Brand- oder Explosionsgefahr bei sachgemäßer Verwendung minimiert werden. Kohlenwasserstoffe sind jedoch Schadstoffe. Kohlenwasserstoffe halten etwa 10-12% des Marktes.

Eine moderne Trockenreinigungsmaschine für den Einsatz mit verschiedenen Lösungsmitteln

Trichlorethylen

Trichlorethylen ist aggressiver als PCE, wird aber sehr selten verwendet. Aufgrund seiner hervorragenden Entfettungseigenschaften wurde es in der Vergangenheit häufig für die Reinigung von Arbeitskleidung/Overalls verwendet. TCE wird von der US-Umweltschutzbehörde als krebserregend für den Menschen eingestuft .

Überkritisches CO 2

Überkritisches CO 2 ist eine Alternative zu PCE; Es ist jedoch minderwertig, einige Formen von Schmutz zu entfernen. Additive Tenside verbessern die Wirksamkeit von CO 2. Kohlendioxid ist nahezu ungiftig. Auch das Treibhausgaspotenzial ist geringer als das vieler organischer Lösungsmittel.

Das Trockenreinigungsverfahren beinhaltet das Befüllen einer versiegelten Kammer, die mit Kleidung beladen ist, unter Verwendung von gasförmigem Kohlendioxid aus einem Vorratsbehälter auf ungefähr 200 bis 300 psi. Dieser Prozessschritt wird als Vorsichtsmaßnahme eingeleitet, um einen thermischen Schock in der Reinigungskammer zu vermeiden. Anschließend wird flüssiges Kohlendioxid aus einem separaten Vorratsbehälter durch eine hydraulisch oder elektrisch angetriebene Pumpe (die vorzugsweise Doppelkolben aufweist) in die Reinigungskammer gepumpt. Die Pumpe erhöht den Druck des flüssigen Kohlendioxids auf ungefähr 900 bis 1500 psi. Ein separater Unterkühler senkt die Temperatur des Kohlendioxids um 2 bis 3 Grad Celsius unter den Siedepunkt, um Kavitation zu vermeiden, die zu einem vorzeitigen Verschleiß der Pumpe führen könnte.

Consumer Reports bewerteten überkritisches CO 2 gegenüber herkömmlichen Methoden als überlegen, aber das Drycleaning and Laundry Institute kommentierte in einem Bericht aus dem Jahr 2007 seine "ziemlich geringe Reinigungsfähigkeit". Überkritisches CO 2 ist insgesamt ein mildes Lösungsmittel, das seine Fähigkeit verringert, Flecken aggressiv anzugreifen.

Ein Mangel bei überkritischem CO 2 besteht darin, dass seine elektrische Leitfähigkeit gering ist. Wie im Abschnitt Mechanismen erwähnt, nutzt die chemische Reinigung sowohl chemische als auch mechanische Eigenschaften, um Flecken zu entfernen. Wenn Lösungsmittel mit der Stoffoberfläche interagiert, löst die Reibung Schmutz. Gleichzeitig baut die Reibung auch eine elektrische Ladung auf. Stoffe sind sehr schlechte Leiter und daher wird diese Ablagerung normalerweise durch das Lösungsmittel abgeleitet. Diese Entladung findet in flüssigem Kohlendioxid nicht statt und der Aufbau einer elektrischen Ladung auf der Oberfläche des Gewebes zieht den Schmutz wieder an die Oberfläche, was die Reinigungswirkung verringert. Um die schlechte Löslichkeit und Leitfähigkeit von überkritischem Kohlendioxid auszugleichen, hat sich die Forschung auf Additive konzentriert. Für eine erhöhte Löslichkeit hat 2-Propanol eine erhöhte Reinigungswirkung für flüssiges Kohlendioxid gezeigt, da es die Fähigkeit des Lösungsmittels erhöht, polare Verbindungen zu lösen.

Maschinen zur Verwendung von überkritischem CO 2 sind teuer – bis zu 90.000 US-Dollar mehr als eine PCE-Maschine, was die Erschwinglichkeit für kleine Unternehmen erschwert. Einige Reiniger mit diesen Maschinen halten traditionelle Maschinen für stärker verschmutzte Textilien vor Ort, andere finden Pflanzenenzyme jedoch ebenso effektiv und umweltverträglicher.

Andere Lösungsmittel: Nische, Emerging, etc.

Seit Jahrzehnten wird versucht, PCE zu ersetzen. Diese Alternativen haben sich bisher nicht als wirtschaftlich erwiesen:

  • Stoddard-Lösungsmittel – brennbar und explosiv, 100 °F/38 °C Flammpunkt
  • CFC-113 (Freon-113), ein CFC . Jetzt als ozonunfreundlich verboten.
  • Decamethylcyclopentasiloxan ("flüssiges Silikon"), kurz D5 genannt. Es wurde von GreenEarth Cleaning bekannt gemacht. Es ist teurer als PCE. Es zersetzt sich innerhalb von Tagen in der Umwelt.
  • Dibutoxymethan (SolvonK4) ist ein bipolares Lösungsmittel, das Flecken auf Wasser- und Ölbasis entfernt.
  • Bromierte Lösungsmittel ( n-Propylbromid , Fabrisolv, DrySolv) sind Lösungsmittel mit höheren KB-Werten als PCE. Dies ermöglicht eine schnellere Reinigung, kann jedoch bei unsachgemäßer Verwendung einige synthetische Perlen und Pailletten beschädigen. Gesundheitlich werden Risiken im Zusammenhang mit nPB gemeldet, wie z. B. Taubheit der Nerven. Die Exposition gegenüber den Lösungsmitteln in einer typischen chemischen Reinigung wird als weit unter dem Niveau angesehen, das erforderlich ist, um ein Risiko zu verursachen. Umweltfreundlich ist es von der US EPA zugelassen. Es gehört zu den teureren Lösungsmitteln, bietet jedoch eine schnellere Reinigung, niedrigere Temperaturen und schnelle Trocknungszeiten.

Siehe auch

Anmerkungen

Verweise

Externe Links