Die chemische Reinigung hat den Vorteil, dass das Lösungsmittel die Fasern der Textilie lediglich umspült. Dadurch Quellen sie nicht wie bei der Reinigung mit Wasser auf, sondern behalten die Form, die sie auch im trockenen Zustand haben. Man spricht daher auch von Trockenreinigung.

Wirkmechanismus

Die chemische Reinigung löst Flecken auf dem Textilien selektiv auf. Die Lösungsmittel sind unpolar und neigen dazu, Verbindungen, die Flecken verursachen, zu extrahieren. Diese Flecken würden sich sonst nur in wässrigen Waschmittelmischungen bei hohen Temperaturen auflösen, wodurch empfindliche Stoffe beschädigt werden könnten.

Unpolare Lösungsmittel sind auch gut für einige Stoffe, insbesondere Naturstoffe, da das Lösungsmittel nicht mit polaren Gruppen im Stoff interagiert. Wasser bindet sich an diese polaren Gruppen, was dazu führt, dass die Proteine in den Fasern beim Waschen aufquellen und gedehnt werden. Außerdem beeinträchtigt die Bindung der Wassermoleküle die schwachen Anziehungskräfte innerhalb der Faser, was zum Verlust der ursprünglichen Form der Faser führt. Nach dem Waschgang trocknen die Wassermoleküle ab. Die ursprüngliche Form der Fasern ist jedoch bereits verformt, was in der Regel zu einer Schrumpfung führt. Unpolare Lösungsmittel verhindern diese Wechselwirkung und schützen empfindlichere Gewebe.

Die Verwendung eines wirksamen Lösungsmittels in Verbindung mit der mechanischen Reibung beim Schleudern entfernt Flecken effektiv.

Ablauf

Eine Trockenreinigungsmaschine ähnelt einer Kombination aus Haushaltswaschmaschine und Wäschetrockner. Die Kleidungsstücke werden in die Wasch- oder Extraktionskammer (als "Korb" oder "Trommel" bezeichnet) gelegt, die das Herzstück der Maschine darstellt. Die Waschkammer enthält eine horizontale, gelochte Trommel, die sich in einem Außenmantel dreht. Die Schale nimmt das Lösungsmittel auf, während die rotierende Trommel die Wäscheladung aufnimmt. Das Fassungsvermögen der Trommel liegt zwischen 10 und 40 kg (22 bis 88 lb).

Vorbereitung

Nicht alle Flecken können durch chemische Reinigung entfernt werden. Einige müssen mit Fleckenlösern behandelt werden - manchmal durch Dampfstrahl oder durch Einweichen in speziellen Fleckenentfernungsflüssigkeiten - bevor die Kleidungsstücke gewaschen oder chemisch gereinigt werden. Außerdem lassen sich Kleidungsstücke, die über einen längeren Zeitraum in verschmutztem Zustand aufbewahrt wurden, nur schwer wieder in ihre ursprüngliche Farbe und Struktur zurückbringen.

Die Kleidungsstücke werden auch auf Fremdkörper überprüft. Gegenstände wie Plastikstifte können sich im Lösemittelbad auflösen und die Textilien beschädigen. Einige Textilfarben sind "lose" und geben während des Eintauchens in das Lösemittel Farbstoff ab. Zerbrechliche Gegenstände, wie z. B. Federbettdecken oder Teppiche mit Quasten, können in einem losen Netzbeutel eingeschlossen werden. Die Dichte von Perchlorethylen beträgt bei Raumtemperatur etwa 1,7 g/cm3 (70 % schwerer als Wasser), und das schiere Gewicht des absorbierten Lösungsmittels kann dazu führen, dass das Textil bei normaler Krafteinwirkung während des Extraktionszyklus versagt, es sei denn, der Netzbeutel bietet mechanischen Halt.

Waschen

Während des Waschzyklus wird die Kammer etwa zu einem Drittel mit Lösungsmittel gefüllt und beginnt sich zu drehen, wodurch die Kleidung umgewälzt wird. Die Temperatur des Lösungsmittels wird auf 30 Grad Celsius (86 Grad Fahrenheit) gehalten, da eine höhere Temperatur das Lösungsmittel beschädigen kann. Während des Waschzyklus wird das Lösungsmittel in der Kammer (allgemein als "Käfig" oder "Tackle Box" bezeichnet) durch eine Filtrationskammer geleitet und dann zurück in den "Käfig" geführt. Dies wird als Zyklus bezeichnet und wird für die Dauer des Waschvorgangs fortgesetzt. Das Lösungsmittel wird dann entfernt und in eine Destillationseinheit geleitet, die aus einem Kessel und einem Kondensator besteht. Das kondensierte Lösungsmittel wird in eine Abscheidereinheit geleitet, in der verbleibendes Wasser vom Lösungsmittel getrennt und dann in den Tank für "sauberes Lösungsmittel" geleitet wird. Die ideale Durchflussrate liegt bei etwa 8 Litern Lösungsmittel pro Kilogramm Kleidungsstück pro Minute, je nach Größe der Maschine.

Ein typischer Waschgang dauert 8-15 Minuten, abhängig von der Art der Kleidung und dem Grad der Verschmutzung. Während der ersten drei Minuten lösen sich lösungsmittellösliche Verschmutzungen im Perchlorethylen und lose, unlösliche Verschmutzungen lösen sich ab. Nachdem sich die lose Verschmutzung gelöst hat, dauert es 10-12 Minuten, um die festsitzende, unlösliche Verschmutzung von den Kleidungsstücken zu entfernen. Maschinen, die Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel verwenden, benötigen einen Waschzyklus von mindestens 25 Minuten, da lösungsmittellösliche Verschmutzungen viel langsamer gelöst werden. Es kann auch ein Trockenreinigungs-Tensid "Seife" hinzugefügt werden.

Spülen

Am Ende des Waschzyklus startet die Maschine einen Spülzyklus, bei dem die Kleidungsstücke mit frisch destilliertem Lösungsmittel aus dem Lösemitteltank gespült werden. Diese Spülung mit reinem Lösemittel verhindert Verfärbungen, die durch Schmutzpartikel verursacht werden, die vom "schmutzigen" Arbeitslösemittel zurück auf die Oberfläche des Kleidungsstücks absorbiert werden.

Extraktion

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 Lösemittels zurück. Der Extraktionszyklus beginnt, indem das Lösungsmittel aus der Waschkammer abgelassen und die Trommel auf 350-450 Umdrehungen pro Minute beschleunigt wird, wodurch ein Großteil des Lösungsmittels aus dem Gewebe 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 herausgeschleudert werden kann, startet die Maschine den Trocknungszyklus.

Trocknen

Während des Trocknungszyklus werden die Kleidungsstücke in einem warmen Luftstrom (60-63 °C/140-145 °F) geschleudert, der durch den Korb zirkuliert und die nach dem Schleudergang verbliebenen Lösungsmittelreste verdampft. Die Lufttemperatur wird kontrolliert, um Hitzeschäden an den Kleidungsstücken zu vermeiden. Die warme Abluft aus der Maschine strömt dann durch eine Kühleinheit, in der Lösemitteldämpfe kondensiert und in den Tank für destilliertes Lösemittel zurückgeführt werden. Moderne Trockenreinigungsmaschinen verwenden ein geschlossenes Kreislaufsystem, in dem die gekühlte Luft wieder erwärmt und im Kreislauf geführt wird. Dies führt zu hohen Lösungsmittelrückgewinnungsraten und einer geringeren Luftverschmutzung. In den Anfängen der chemischen Reinigung wurden große Mengen an Perchlorethylen in die Atmosphäre abgeleitet, weil es als billig galt und als unbedenklich eingeschätzt wurde.
Viele chemische Reinigungen legen die gereinigte Kleidung in dünne, durchsichtige Plastikkleidersäcke

Abschluss

Nach Abschluss des Trocknungszyklus kühlt ein Desodorierungszyklus (Belüftung) die Kleidungsstücke ab und entfernt weitere Lösungsmittelspuren, indem kühle Außenluft über die Kleidungsstücke und dann durch einen Dampfrückgewinnungsfilter aus Aktivkohle und Polymerharzen geleitet wird. Nach dem Belüftungszyklus sind die Kleidungsstücke sauber und bereit zum Pressen und Finishen.

Lösungsmittel Verarbeitung

Das Arbeitslösungsmittel aus der Waschkammer durchläuft mehrere Filtrationsstufen, bevor es in die Waschkammer zurückgeführt wird. Die erste Stufe ist eine Knopffalle, die verhindert, dass kleine Gegenstände wie Fusseln, Verschlüsse, Knöpfe und Münzen in die Lösungsmittelpumpe gelangen.

Im Laufe der Zeit sammelt sich auf dem Flusenfilter eine dünne Schicht von Filterkuchen (genannt "Muck") an. Der Muck wird regelmäßig entfernt (in der Regel einmal pro Tag) und dann verarbeitet, um das im Muck eingeschlossene Lösungsmittel zurückzugewinnen. Viele Maschinen verwenden "Schleuderscheibenfilter", die den Muck durch Zentrifugalkraft aus dem Filter entfernen, während dieser mit Lösungsmittel zurückgewaschen wird.

Nach dem Flusenfilter wird das Lösungsmittel durch einen absorbierenden Patronenfilter geleitet. Dieser Filter, der aktivierte Tone und Holzkohle enthält, entfernt feine unlösliche Verschmutzungen und nicht flüchtige Rückstände sowie Farbstoffe aus dem Lösungsmittel. Zum Schluss durchläuft das Lösungsmittel einen Polierfilter, der alle Verschmutzungen entfernt, die nicht vorher entfernt wurden. Das saubere Lösungsmittel wird dann in den Arbeitslösungsmitteltank zurückgeführt. Gekochter Pulverrückstand ist die Bezeichnung für das Abfallmaterial, das beim Einkochen oder Destillieren von Mist entsteht. Er enthält Lösungsmittel, pulverförmiges Filtermaterial (Kieselgur), Kohlenstoff, nichtflüchtige Rückstände, Flusen, Farbstoffe, Fette, Verschmutzungen und Wasser. Der Abfallschlamm oder feste Rückstand aus der Destille enthält Lösungsmittel, Wasser, Böden, Kohlenstoff und andere nicht flüchtige Rückstände. Gebrauchte Filter sind eine weitere Form von Abfall, ebenso wie das Abwasser.

Um die Reinigungsleistung zu erhöhen, werden dem Arbeitslösungsmittel geringe Mengen an Detergenzien (0,5-1,5 %) zugesetzt, die für seine Funktionalität unerlässlich sind. Diese Detergenzien emulgieren hydrophobe Verschmutzungen und verhindern, dass sich die Verschmutzungen erneut auf den Kleidungsstücken ablagern. Je nach Ausführung der Maschine wird entweder ein anionisches oder ein kationisches Waschmittel verwendet.

Lösungsmittel

Perchlorethylen

Perchlorethylen (PCE, oder Tetrachlorethylen) wird seit den 1930er Jahren verwendet. PCE ist das gebräuchlichste Lösungsmittel, der "Standard" für die Reinigungsleistung. Es ist ein hochwirksames Reinigungslösungsmittel. Es ist thermisch stabil, recycelbar und hat eine geringe Toxizität. Es kann jedoch zu Farbausblühungen/-verlusten führen, insbesondere bei höheren Temperaturen. In einigen Fällen kann es spezielle Verzierungen, Knöpfe und Perlen an einigen Kleidungsstücken beschädigen. Es eignet sich besser für Flecken auf Ölbasis (die etwa 10 % der Flecken ausmachen) als für häufigere wasserlösliche Flecken (Kaffee, Wein, Blut usw.). Die Toxizität von Tetrachlorethylen "ist mäßig bis gering" und "Berichte über Verletzungen von Menschen 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 vertreten. Diese erdölbasierten Lösungsmittel sind weniger aggressiv, aber auch weniger effektiv als PCE. Obwohl sie brennbar sind, kann das Brand- oder Explosionsrisiko bei sachgemäßer Anwendung minimiert werden. Kohlenwasserstoffe sind jedoch Schadstoffe. Der Anteil der Kohlenwasserstoffe liegt bei etwa 10-12%.

Trichlorethylen

Trichlorethylen ist aggressiver als PCE, wird aber sehr selten verwendet. Mit seinen hervorragenden Entfettungseigenschaften wurde es in der Vergangenheit häufig für die Reinigung von industrieller Arbeitskleidung/Overalls verwendet. TCE wird von der United States Environmental Protection Agency als krebserregend für den Menschen eingestuft.

Überkritisches Kohlenstoffdioxid

Überkritisches CO2 ist eine Alternative zu PCE; es ist jedoch bei der Entfernung einiger Formen von Verschmutzungen unterlegen. Zusätzliche Tenside verbessern die Wirksamkeit von CO2. Kohlendioxid ist fast völlig ungiftig. Auch das Treibhausgaspotenzial ist geringer als bei vielen organischen Lösungsmitteln.

Beim Trockenreinigungsverfahren wird eine abgedichtete Kammer, die mit Wäsche beladen ist, mit gasförmigem Kohlendioxid aus einem Vorratsbehälter auf etwa 200 bis 300 psi aufgeladen. Dieser Prozessschritt wird als Vorsichtsmaßnahme eingeleitet, um einen Temperaturschock in der Reinigungskammer zu vermeiden. Anschließend wird flüssiges Kohlendioxid mit einer hydraulisch oder elektrisch angetriebenen Pumpe (vorzugsweise mit Doppelkolben) aus einem separaten Vorratsbehälter in die Reinigungskammer gepumpt. Die Pumpe erhöht den Druck des flüssigen Kohlendioxids auf ca. 900 bis 1500 psi. Ein separater Unterkühler senkt die Temperatur des Kohlendioxids um 2 bis 3 Grad Kelvin unter den Siedepunkt, um Kavitation zu verhindern, die zu einem vorzeitigen Verschleiß der Pumpe führen könnte.

Verbraucher Analysen bewerteten überkritisches CO2 als besser als herkömmliche Methoden, aber das Drycleaning and Laundry Institute kommentierte in einem Bericht von 2007 seine "ziemlich geringe Reinigungsfähigkeit". Überkritisches CO2 ist insgesamt ein mildes Lösungsmittel, was seine Fähigkeit, Flecken aggressiv anzugreifen, verringert.

Ein Manko von überkritischem CO2 ist, 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 das Lösungsmittel mit der Oberfläche des Gewebes interagiert, wird durch die Reibung der Schmutz abgelöst. Gleichzeitig wird durch die Reibung auch eine elektrische Ladung aufgebaut. Gewebe sind sehr schlechte Leiter und so wird diese Ladung normalerweise durch das Lösungsmittel abgeleitet. In flüssigem Kohlendioxid findet diese Ableitung nicht statt, und der Aufbau einer elektrischen Ladung auf der Oberfläche des Gewebes zieht den Schmutz wieder auf die Oberfläche, was die Reinigungswirkung vermindert. Um die schlechte Löslichkeit und Leitfähigkeit des überkritischen Kohlendioxids auszugleichen, hat sich die Forschung auf Additive konzentriert. Zur Erhöhung der Löslichkeit hat 2-Propanol eine erhöhte Reinigungswirkung für flüssiges Kohlendioxid gezeigt, da es die Fähigkeit des Lösungsmittels erhöht, polare Verbindungen zu lösen.

Maschinen für den Einsatz von überkritischem CO2 sind teuer - bis zu 90.000 $ mehr als eine PCE-Maschine, was die Erschwinglichkeit für kleine Unternehmen erschwert. Einige Reiniger mit diesen Maschinen behalten traditionelle Maschinen vor Ort für stärker verschmutzte Textilien, aber andere finden, dass pflanzliche Enzyme ebenso effektiv und umweltverträglicher sind.

Weitere

Seit Jahrzehnten gibt es Bemühungen, PCE zu ersetzen. Diese Alternativen haben sich bisher nicht als wirtschaftlich erwiesen:

  • Stoddard-Lösungsmittel - brennbar und explosiv, Flammpunkt 100 °F/38 °C
  • FCKW-113 (Freon-113), ein FCKW. Inzwischen als ozonschädigend verboten.
  • Decamethylcyclopentasiloxan ("Flüssigsilikon"), kurz D5 genannt. Es wurde von GreenEarth Cleaning populär gemacht. Es ist teurer als PCE. Es baut sich innerhalb von Tagen in der Umwelt ab.
  • 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 aber bei unsachgemäßer Anwendung einige synthetische Perlen und Pailletten beschädigen. In Bezug auf die Gesundheit gibt es Berichte über Risiken, die mit nPB in Verbindung gebracht werden, wie z. B. Taubheitsgefühle der Nerven. Die Exposition gegenüber den Lösungsmitteln in einer typischen Chemischreinigungsanlage wird als weit unter den Werten liegend angesehen, die erforderlich sind, um irgendein Risiko zu verursachen. In Bezug auf die Umwelt ist es von der U.S. EPA zugelassen. Es gehört zu den teureren Lösungsmitteln, bietet aber eine schnellere Reinigung, niedrigere Temperaturen und schnelle Trockenzeiten.

Geschichte

Thomas L. Jennings ist der Erfinder und erste, der das kommerzielle Trockenreinigungsverfahren, bekannt als "dry scouring", am 3. März 1821 patentierte (Patentnummer: US 3,306X). Er war der erste Afroamerikaner, dem ein Patent jeglicher Art erteilt wurde, obwohl es Versuche gab, ihn zu verhindern; Gegner behaupteten, dass die Art des Verfahrens gefährlich sei.

Ein früher Anwender der kommerziellen "Trockenwäsche" unter Verwendung von Terpentin war Jolly Belin in Paris im Jahr 1825. Über die Verwendung von nicht wasserbasierten Lösungsmitteln in der modernen Trockenreinigung zur Entfernung von Schmutz und Flecken aus der Kleidung wurde bereits 1855 berichtet. Der französische Färbereibetreiber Jean Baptiste Jolly erkannte das Potenzial von Lösungsmitteln auf Petroleumbasis und bot eine neue Dienstleistung an, die als nettoyage à sec - d. h. chemische Reinigung - bekannt wurde. Bedenken hinsichtlich der Entflammbarkeit veranlassten William Joseph Stoddard, einen Textilreiniger aus Atlanta, zur Entwicklung des Stoddard-Lösungsmittels (Testbenzin) als etwas weniger brennbare Alternative zu benzinbasierten Lösungsmitteln. Die Verwendung von hochentzündlichen Petroleumlösungsmitteln verursachte viele Brände und Explosionen, was zu einer staatlichen Regulierung der Chemischreinigungsbetriebe führte. Nach dem Ersten Weltkrieg begannen die Chemischreiniger, chlorierte Lösungsmittel zu verwenden. Diese Lösungsmittel waren viel weniger brennbar als Petroleumlösungsmittel und hatten eine bessere Reinigungskraft.

Mitte der 1930er Jahre hatte die chemische Reinigungsindustrie Tetrachlorethylen (Perchlorethylen), kurz PCE, als Lösungsmittel eingeführt. Es hat eine hervorragende Reinigungskraft, ist nicht brennbar und mit den meisten Kleidungsstücken verträglich. Da es stabil ist, lässt sich Tetrachlorethylen leicht recyceln.

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