Comment nettoyer les vêtements dans la machine à laver?
Un peu d'histoire
Le savon a été utilisé pour la première fois il ya environ 5.000 ans. Les Babyloniens ont été les premiers à obtenir du savon, cuits en poudre avec plusieurs graisses, qui étaient apparemment utilisés pour décorer les cheveux. Depuis lors, les savonneurs ont été présents dans les civilisations de tous les temps. En Egypte, par exemple, il y a longtemps
3.500 ans, des personnes de haut niveau se baignaient assidûment avec des graisses animales et végétales et des savons à base de sels alcalins. Les Romains et les Grecs aussi utilisaient souvent des savons pour le nettoyage et la médecine.
Selon différentes légendes, les Romains ont donné le mot savon au produit nettoyant tellement bien. Il semble que sur le mont Sapo on brûle le bétail sacrifié et que les cendres générées par la suite se mélangent facilement avec les graisses animales versées. Je ne sais pas comment, ces mélanges étaient visibles sur le Tibre et arrivaient à l'endroit où les femmes lavaient leurs vêtements. Selon ces femmes, les vêtements étaient nettoyés plus facilement au sommet du mont après avoir versé ce curieux mélange au fleuve.
Au Moyen Age, du savon à l'huile d'olive était fabriqué en Espagne, en France et en Italie. La production moderne de savon a commencé en 1811, lorsque le chimiste français Michel Eugene Chevreul a étudié les caractéristiques et la chimie des graisses, des acides gras et de la glycérine.
Mais le détergent est plus nouveau. Il est apparu sur le marché pour la première fois en 1907 par la société allemande Persil. Ce détergent, en plus des savons traditionnels, contenait du perborate de sodium, du silicate de sodium et du carbonate de sodium (perborate + silicate = PERSIL).
La différence la plus évidente entre les détergents et les savons est leur origine. Les détergents sont synthétiques et sont obtenus à partir des fractions de pétrole. Les savons sont naturels. Bien que très bons nettoyants, le rendement des savons diminue considérablement en présence d'eau et de sels minéraux. Les détergents, quant à eux, augmentent dans les mêmes conditions.
Mécanismes de nettoyage
Pour comprendre comment le nettoyage se produit, il faut faire attention à l'interaction de trois éléments: celui de lavage, dans ce cas le tissu; la saleté ou la tache, c'est-à-dire celui de lavage à 100 (graisse en général); et la dissolution aqueuse dans laquelle le détergent est dissous.
La clé du nettoyage est dans la bonne relation entre les trois, mais il n'a pas été facile de connaître les détails de la relation. Le comportement des détergents a été compris grâce à la recherche menée au cours des dernières décennies, malgré le centenaire de leur première utilisation. En fait, comme pour de nombreux cosmétiques, les fabricants ne connaissent pas la fonction de nombreux composants. Cependant, ils savent que les produits servent et accomplissent bien leur tâche.
Pour faciliter l'explication du processus de nettoyage, vous pouvez diviser les étapes données dans la machine à laver en deux parties. Dans la première, dans le nettoyage du tissu, on extrait du tissu les gouttes de taches qui tachent le tissu. Dans la seconde, le défi est double : faire en sorte que ces gouttes restent dispersées en solution de détergent et ne retournent pas au tissu. Il est clair que la deuxième partie est aussi importante que la première, car dans la seconde, si les choses ne se font pas bien, les tissus resteront sales.
Notez que le mécanisme de nettoyage n'est pas le seul. Il existe de nombreux types de tissus et de saleté, et pas tous agissent de la même manière, il est donc impossible de trouver une théorie ou un mécanisme qui explique bien le processus de nettoyage.
Si l'interaction entre la tache et le tissu est chimique, par exemple, le lien covalent doit être rompu par des liaisons chimiques supplémentaires entre les deux. Pour ce faire, on utilise des enzymes ou des eaux usées. Par exemple, les enzymes protéase et amylase brisent les chaînes d'amidon et de protéines des taches de chocolat, de lait ou d'herbe, et fragmentent et réduisent complètement la tache. Mais si la tache et le tissu sont attachés par des forces électrostatiques ou de faibles forces d'attraction intermoléculaires, le mécanisme de nettoyage est totalement différent. C'est le cas des particules solides et des gouttes de graisse. Dans ces cas, des surfactants sont utilisés pour aider les taches à sortir du tissu.
Les tensioactifs, également appelés molécules tensioactives, sont l'un des composants les plus importants des détergents et ont plusieurs obligations. Ils réduisent la tension superficielle du tissu et de la tache et réduisent le travail d'extraction du tissu; en outre, les tensioactifs tendent à se poser sur la surface de la tache, de sorte qu'ils l'émulsionnent très facilement dans l'eau. Enfin, les gouttes de graisse sont bien protégées les unes des autres pour les empêcher de se joindre à nouveau.
Si la tache est liquide, le processus de nettoyage peut être expliqué mathématiquement d'une manière simple. Mettez une goutte d'huile ou de graisse sur un tissu ou une fibre. La goutte forme un angle avec le tissu, qui est l'angle de contact (q). Cet angle indique la difficulté de nettoyer le tissu : si petit, la surface de contact entre la tache et le tissu est élevée, ce qui rend difficile son nettoyage. Si l'angle est élevé, il arrive à l'envers. Il est logique car il faut faire un travail physique pour amener la gouttelette de graisse de la surface du tissu à la solution aqueuse.
Le moindre travail est effectué lorsque l'angle q entre le tissu et la gouttelette est 0. Ensuite, les deux se touchent en un point et le nettoyage est instantané. Au-dessus de zéro, le travail augmente seulement. Cependant, si l'angle est inférieur à 90º (B), la question n'est pas si compliquée, car l'aide des tensioactifs est généralement suffisante pour sortir la tache du tissu. Cependant, si l'angle oscille entre 90 et 180° (C), seule une partie de la goutte d'huile quitte le tissu et les vêtements restent sales à la sortie de la machine à laver. Dans ce cas, le lavage des vêtements nécessite un autre mécanisme, comme la dissolution de gouttes d'huile.
Une fois nettoyé, protéger
Une fois que les gouttelettes de taches du tissu sont extraites, elles doivent être conservées dans l'eau pour que le nettoyage ne soit pas un travail de découragement. Pour cela, il faut protéger les gouttes du tissu et du tissu des gouttes. Dans ce processus, la collaboration des tensioactifs est également indispensable.
Les tensioactifs ont tendance à être placés sur les surfaces des gouttelettes et des tissus de graisse, fournissant aux deux surfaces le même type de charge. Par conséquent, les forces de répulsion permettent aux gouttes des taches de ne pas correspondre et de rester aussi loin que possible du tissu. En plus de provoquer une répulsion électrique, les molécules de tension interfèrent également physiquement avec des chaînes à haut poids moléculaire. Les molécules de tension sont également placées sur les surfaces du tissu et de la goutte de graisse, et leurs chaînes longues et bouclées aident à garder les surfaces éloignées les unes des autres.
Extras
Les polymères et autres produits sont utilisés comme additifs. Le carboxil cellulose sodique, par exemple, une fois nettoyées les fibres de cellulose, crée une couche protectrice sur la surface de la fibre qui empêche la reconstitution des gouttes de graisse.
Les détergents contiennent des composants qui n'ont pas pour but de chasser la tache. Les silicates et phosphates, par exemple, améliorent le rendement des détergents, formant des complexes solubles avec les ions Ca+2 et Mg+2 présents dans l'eau pour éviter la formation de sédiments calcaires dans les canalisations d'eau. Cependant, son impact sur l'environnement est affecté par la recherche d'additifs qui remplacent les phosphates au cours des dernières années.
Les colorants fluorescents apportent une meilleure brillance et un meilleur aspect au linge. Ils absorbent la lumière ultraviolette et émettent un bleu clair qui, grâce à ce truc, cache l'amertume qui peut avoir les vêtements.
Une fois tout cela fait, les vêtements devraient sortir propre de la machine à laver et, bien qu'il y ait beaucoup d'améliorations – nous connaissons tous une tache qui semble coller une fois à un vêtement et y rester pour toujours – c'est généralement le cas. Là-bas, plus qu'un miracle, il y a beaucoup en jeu la chimie.
Matériaux nettoyés sans savon
Certains produits chimiques allemands, copiant les caractéristiques de la feuille de la plante lotus, ont développé des pierres, du papier ou des tissus qui ne sont nettoyés. Les feuilles de Lotus sont superhydrophobes (haine grecque de l'eau), où les gouttes d'eau glissent complètement. Même les jours pluvieux, les feuilles restent complètement sèches. Cette délicatesse est très intéressante, car les gouttes de pluie entraînent la saleté qui se trouve au-dessus des feuilles (poussière, pollen, etc.). ). ).
Le botaniste Wilhelm Barthlott a découvert pourquoi au début des années 90. Les feuilles de lotus doivent leur acidité aux démangeaisons de 5-10 micromètres de surface. Les oreillers permettent aux gouttelettes d'eau d'être en contact avec la surface des feuilles à quelques points et ne peuvent pas rester sur elles. Ils tombent sur leur propre.
Sur l'image de gauche apparaissent deux surfaces superhydrophobes non naturelles. Dans les deux cas, les gouttes qui glisseront facilement sont parfaitement rondes. Ces surfaces peuvent donc être nettoyées sans savon ou additif, uniquement grâce au mouvement de la goutte. L'effet de la feuille de lotus est obtenu par le traitement chimique des surfaces. La méthode a été brevetée par Barthlott lui-même avec la marque Effet Lotus (BASF) et a déjà été utilisée pour nettoyer les façades.
L'effet Lotus permet de modifier les caractéristiques superficielles de nombreux matériaux et facilite grandement le nettoyage. Comme vous pouvez le voir sur l'image, les gouttes d'eau, comme ils se déplacent et tombent, ramassent la poussière et la saleté et les emportent avec eux.
Adoucissants textiles
Les adoucissants textiles ont également une grande importance dans le processus de nettoyage. Ils sont l'un des composants des détergents de vêtements, mais les tissus sont souvent ajoutés après le nettoyage. Les composants actifs des adoucissants sont des tensioactifs. Ils sont collés sur la surface des tissus, en plaçant les têtes avec une charge positive vers le tissu négatif dans l'eau et les queues vers l'extérieur. Ils produisent sur la surface des fibres textiles une couche douce qui, en plus de protéger les fibres, confère aux vêtements une consistance douce.
BIBLIOGRAPHIE
- 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).
- Effet Lotus: O.E. Erbil, S.L. Demirel, et al. Science 299, 1377, 2003.
Merci à Sagre Furones pour ses amendements.
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