Table Of ContentFORSCHUNGSBERICHT DES LANDES NORDRHEIN-WESTFALEN
Nr. 2918/Fachgruppe Textilforschung
Herausgegeben vom Minister für Wissenschaft und Forschung
Dr. rer. nat. Helmut Krüßmann
Dipl. -Ing. Rodica Bercovici
Dr. rer. nat. Adrian Barbu
Dipl. -Chem. Peter Vogel
Deutsches Textilforschungszentrum Nord-Weste. V.,
Wäschereiforschung Krefeld
Die Funktion von Sequestriermitteln
im Waschprozeß unter besonderer Berücksichtigung
des Natriumtriphosphats
Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH 1980
CIP-Kurztitelaufnahme der Deutschen Bibliothek
Die Funktion von Sequestriermitteln im Wasch
rozess unter besonderer Berücksichti un des
Natriumtriphosphats Helmut Krüssmann ,,, -
Opladen : Westdeutscher Verlag, 1980,
(Forschungsberichte des Landes Nordrhein
Westfalen ; Nr. 2918 : Fachgruppe Textil
forschung)
ISBN 978-3-531-02918-4
NE: Krüssmann, Helmut [Mitarb,]
© 1980 by Springer Fachmedien Wiesbaden
Ursprünglich erschienen bei Westdeutscher Verlag GmbH, Opladen 1980
Gesamtherstellung: Westdeutscher Verlag
ISBN 978-3-531-02918-4 ISBN 978-3-663-19790-4 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-663-19790-4
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INHALT
0. Zusammenfassung 1
I. Wissenschaftliche Fragestellung 4
2. Allgemeine Grundlagen 8
2.1 Physikalisch-chemische Vorgänge 8
2. 2 Waschtechnische Begriffe 11
2. 2. 1 Primärwaschwirkung 12
2. 2. 2 Schmutzredeposition 12
2. 2. 3 Bleichintensität 12
2. 2. 4 Inkrustation 13
2.2.5 Faserschädigung 13
3. Stand der Forschung 14
3. 1 Waschtechnische Untersuchungen 14
3. 1. 1 Phosphat als Builder 14
3.1.1.1 Gewebe- und Maschineninkrustation 14
3.1.1.2 Einfluß des Triphosphats auf den Bleicheffekt, 20
bzw. auf Schwermetallionen
3.1.1. 3 Primärwaschwirkung 20
3.1.1.4 Schmutzredeposition (Sekundärwaschwirkung) 23
3. 1. 1. 5 Sonstige Wirkungen der Phosphate 25
3.1. 2 Sonstige lösliche BuHdersysteme 26
3. 1. 2. 1 Anorganische härteionenfällende Builder 26
3. 1. 2. 2 Organische lösliche BuHder 28
3. 1. 2. 2. 1 Niedermolekulare Verbindungen 28
3.1.2.2.20ligo- und polymere Verbindungen 29
3. 1. 3 Unlösliche BuHdersysteme 31
3.2 Physikalisch-chemische Grundlagen der 38
BuHderwirkung
3. 2. 1 Komplexierung polyvalenter Kationen im 38
Waschsystem
3.2.2 Beeinflussung der kritischen Mizellbildungs 42
konzentration (cmc), bzw. der Oberflächen
spannung von Tensidlösungen
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3, 2, 3 Ad- und Desorptionsvorgänge an Textil 44
oberflächen
3,2,4 Ad- und Desorptionsvorgänge an Pigment 47
oberflächen, Stabilisierung von Dispersionen
Untersuchungen an Zeolithen 49
Ökologische Fragen im Zusammenhang mit 53
Builders
4, Problemstellung und allgemeiner Lösungsweg 57
5, Versuchsdurchführung 61
5.-1 Untersuchung des Komplexiervermögens der 62
Builders gegenüber Ca
5,2 Bestimmung des Netzverhaltens 65
5,3 Oberflächenspannung 67
5,4 Bestimmung des Oberflächenpotentials 67
5, 5 Waschtechnische Untersuchungen zur Bestim 70
mung einer minimalen Phosphatkonzentration
für unsubstituierte Waschmittel
5, 5, 1 Versuche im Launder-o-meter 71
5, 5, 2 Versuche in Waschmaschinen 73
5, 5, 3 Beurteilung des Wascheffekts 74
5,5,3,1 Primärwascheffekte 74
5,5,3,2 Sekundärwascheffekte 74
5, 5, 4 Auswertung 74
5, 6 Waschtechnische Untersuchung an verschiedenen 75
Builders
5, 7 Sonstige Messungen 76
6, Ergebnisse und Diskussion 76
6, 1 Physikalisch-chemische Untersuchungen 76
6, 1, 1 Sequestrierwirkung 76
6, 1, 1, 1 Natriumtriphosphat 76
6, 1, 1, 1,1 Einfluß der Temperatur 77
6, 1, 1, 1, 2 Einfluß von Waschmittelkomponenten 78
6, 1, 1, 1, 3Abhängigkeit vom pH-Wert 80
- V -
6.1.1.2 Weitere lösliche Builders 81
6.1.1.3 Zeolith A 82
6. 1. 2 Beeinflussung des ZP von Pigmenten 85
6. 1. 3 Beeinflussung der Oberflächenspannung von 91
Tensidlösungen
6. 1. 4 Netzgeschwindigkeit 93
6.1.4.1 Versuche an Baumwolle 94
6.1.4.2 Versuche an Polyester 102
6. 1. 5 Disper giervermögen 110
6.2 Waschtechnische Untersuchungen 113
6. 2. 1 Untersuchung des Einflusses der Phosphat- 114
konzentrationauf den Wascheffekt
6.2.1.1 Primärwaschwirkung 114
6.2.1.2 Inkrustation von Wäsche und Maschine 122
6.2.1.3 Redeposition 126
6.2.1.4 Bleichintensität und Faserschädigung 132
6.2.1.5 Einfluß des Zusatzes von Neutralelektrolyten 134
und des pH
6.2.1.6 Berechnung einer Phosphatmindestkonzen• 135
tration zur Erreichung hinreichender
Waschergebnisse
6. 2. 1. 6. 1 Errechnung anband der im Laborsystem ge- 135
wonnenen Daten
6. 2.1. 6. 2 Berechnungen der Praxisversuche 139
6. 2. 2 Laborversuche an verschiedenen Builders 144
6. 2. 3 Untersuchung Zeolith-haltiger Waschmittel 154
6.2.3.1 Versuchsbedingungen 155
6. 2. 3. 2 Ergebnisse und Diskussion 158
7. Zusammenfassende Diskussion 164
7.1 Primärwaschwirkung 164
7. 2 Inkrustation 1 7Z
7. 3 Redeposition 1 74
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8. Experimenteller Teil 176
8. 1 Sequestriervermögen 176
8. 1. 1 Herstellung von reinem Triphosphat 177
8. 1. 2 Analyse der Phosphate 177
8. 1. 3 Calcium-Lösung 177
8.2 Bestimmung des Oberflächenpotentials 178
8. 3 Bestimmung der Netzgeschwindigkeit 180
8. 3. 1 Vorbereitung der Meßlösung 181
8.3.2 Vorbereiten der Gewebe 182
8.4 Oberflächenspannung 182
8. 5 Waschversuche 182
8. 5. 1 Laborversuche 182
8.5.1.1 Waschbedingungen 182
8.5.1.2 Einsatz von Testgeweben 184
8.5.1.3 Auswertung der Versuche 185
8. 5.1. 3.1 Bestimmung der Primärwaschwirkung 185
8. 5. 1. 3. 2 Bestimmung der Sekundärwaschwirkung 186
(Redeposition)
8. 5. 1. 3. 3 Bestimmung der Gewebeinkrustation 186
8.5.2 Praxisversuche 186
8.5.2.1 Waschmaschinen 186
8.5.2.2 Waschbedingungen 186
8.5.2.3 Beurteilung der Waschergebnisse 187
9. Danksagung 188
10. Literatur 189
11. Abbildungen 206
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0. Zusammenfassung
Im Rahmen dieser Forschungsarbeiten wurden Versuche zur
Ermittlung minimaler Phosphatgehalte in Waschflotten durch
geführt, die ohne nachteilige Folgen für Wäsche und Maschinen
möglich sind. Bei dieser Fragestellung wurde zusätzlich eine
partielle Substitution des Phosphats durch Zeolith A berück•
sichtigt. Die erforderlichen Versuche wurden sowohl in Labor
waschgeräten als auch in Waschmaschinen unter Praxisbedin
gungen durchgeführt.
In einem zweiten Teilschritt wurde versucht, Zusammenhänge
zwischen Eigenschaften von·Builders und ihrer Beeinflussung
des Wascheffekts zu klären. Das Hauptgewicht wurde hierbei
auf Untersuchun~~:en in Gegenwart von Natriumtriphosphat (STP)
gelegt.
Aus den erarbeiteten Ergebnissen lassen sich folgende Zusam
menhänge auffinden:
1. Die Primärwaschwirkung an Testgeweben wird durch
Calciumionen negativ, durch STP-Zusatz dagegen positiv
bis zu einem von der Wasserhärte abhängigen Maximal
wert beeinflußt. Dies gilt auch für Weichwasser. Im
Gegensatz zu den üblichen Vorstellungen über eine syner
gistische Wirkung läßt sich dieses Phänomen, soweit es
über einen allgemeinen Elektrolyteffekt liin~usgeht, auch
zwanglos über die Sequestrierwirkung deuten, da natürli•
che Baumwolle üblicherweise Calcium an der Oberfläche
sorptiv gebunden enthält, das durch eine experimentell
nachgewiesene Erniedrigung des Zeta-Potentials dle
Schmutzentfernung erschwert. Der experimentell gefunde
ne STP-ttberschuß wird mit einem hohem Ionenaustausch
vermögen und Carboxygruppen der Baumwolle gegenüber
Calcium begründet, die auch den generellen Abfall der
Waschwirkung in Hatwasser erklären könnte.
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Der teilweise beobachtete Abfall der Waschintensität bei
einer Teilsubstitution durch Zeolith A ist aufgrund dieser
Uberlegungen kinetisch bedingt.
2. Zwischen Zeta-Potential-Änderungen durch Builders und
deren Beeinflussung der Primärwaschwirkung konnten
keine Zusammenhänge beobachtet werden, ebensowenig
an Baumwolle hinsichtlich der Netzgeschwindigkeit. Im
letzteren Fall könnten methodische Schwierigkeiten in der
Bestimmung des Netzverhaltens von Bedeutung sein.
An Polyester konnten Beziehungen zwischen Netzgeschwin
digkeit und Primärwaschwirkung beobachtet werden.
3. Die Beeinflussung der Primärwaschwirkung, insbesondere
in Hartwasser, folgt weitestgehend dem Sequestrierver
mögen der Builders. Eine Ausnahme stellt Cyclopentan
tetracarbonsäure dar, bei der an Polyester und bei Ein•
satz bestimmter Tenside in Hartwasser eine überpropor
tionale Schmutzentfernung beobachtet werden konnte.
Dies weist auf die Bedeutung zusätzlicher Primärschritte
hin.
4. Die Inkrustation wird überwiegend durch das Sequestrier
vermögen bestimmt. Bei STP nimmt sie bei einem mola
ren Verhältnis von ca 2, 5 : 1 Härte zu STP einen maxima
len Wert an, um bis zum 1 : I-Verhältnis abzunehmen.
Von Bedeutung ist zusätzlich die Flottenführung während
des Abkühlensund im 1. Spülbad.
Bei partieller Substitution durch Zeolith A beobachtete
erhöhte Inkrustationswerte sind kinetisch und durch die
Gleichgewichtslage bedingt. Das als Carrier erforderliche
STP wird durch Ausfällung unter ungünstigen Bedingungen
aus dem Reaktionsmedium entfernt.
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s. Die Redeposition wird neben einem thermisch bedingten
Anteil, der im Klarwaschbad von bevorzugter Bedeutung
ist, durch an der Faseroberfläche adsorbierte Calcium
ionen bestimmt. Dieser letztere Mechanismus ist bei
Bindung von Calcium durch STP zu vernachlässigen.
Hierzu genügt ein Verhältnis von 2, 5 : 1 Calcium zu STP,
bei dem auch eine minimale Redeposition beobachtet wird.
In Weichwasser ist die Redeposition unabhängig vom ST P
Gehalt der Flotte.
Die obigen Bedingungen werden im Waschbad immer
überschritten, dagegen nicht im ersten Spülbad. Die dort
vorliegende Konzentration ist nach Praxisversuchen von
Bedeutung für die Redeposition.
6. Strenge Zusammenhänge zwischen Redeposition und In
krustation bestehen nicht.
Uber einen Teil dieser Arbeiten wurde bereits an anderer
Stelle berichtet {22, 23, 42, 58, 78).
