Stofverzachter

Geschiedenis

Een wasverzachter is een vloeibare samenstelling die tijdens de spoelcyclus aan wasmachines wordt toegevoegd om kleding beter aan te laten voelen. Deze producten werken door smerende chemicaliën op de stof af te zetten, waardoor deze zachter aanvoelt, statische elektriciteit vermindert en een frisse geur afgeeft. De eerste wasverzachters werden in het begin van de twintigste eeuw door de textielindustrie ontwikkeld. In die tijd lieten ze door het proces dat werd gebruikt om katoenvezels te verven, hard aanvoelen. In de vroege jaren 1900 werden preparaten ontwikkeld die bekend staan ​​als katoenverzachters om het gevoel van deze vezels na het verven te verbeteren. Een typische katoenontharder bestond uit zeven delen water, drie delen zeep en een deel olijf-, maïs- of talgolie. Met de vooruitgang in de organische chemie werden nieuwe verbindingen gecreëerd die de stof effectiever konden verzachten. Deze verbeterde formuleringen vonden al snel hun weg naar de commerciële markt.

In de jaren zestig waren verschillende grote marketeers, waaronder Procter and Gamble, begonnen met de verkoop van vloeibare wasverzachtersamenstellingen voor thuisgebruik. De populariteit van deze producten nam het volgende decennium dramatisch toe naarmate fabrikanten nieuwe formuleringen ontwikkelden die voor een verbeterde zachtheid en aantrekkelijkere geuren zorgden.

Ondanks hun groeiende populariteit, hadden wasverzachters één groot nadeel:de wasverzachterchemicaliën zijn niet compatibel met wasmiddelen en daarom kunnen ze niet aan de wasmachine worden toegevoegd totdat al het wasmiddel in de spoelcyclus is verwijderd. Aanvankelijk vereiste deze beperking dat de consument een extra rit naar de wasmachine moest maken als hij zijn kleding zachter wilde maken. Aan het eind van de jaren zeventig vonden fabrikanten een manier om wasverzachtende voordelen te bieden in een droogvelformaat. Deze lakens bieden enkele van de voordelen van wasverzachters, maar bieden het extra gemak dat ze in de droger kunnen worden toegevoegd in plaats van in de spoelcyclus van de wasmachine. Hoewel droogvellen tegenwoordig erg populair zijn, worden vloeibare wasverzachters nog steeds veel gebruikt omdat ze effectiever zijn.

In de jaren negentig begonnen milieubewuste fabrikanten ultrageconcentreerde formuleringen te testen. Deze "ultra" formuleringen zijn zo ontworpen dat slechts ongeveer een kwart van het product gebruikt hoeft te worden en daarom kunnen ze in kleinere containers worden verpakt. De gepercipieerde waarde voor de consument is echter lager omdat er minder product is en de prijs hoger is. Het valt nog te bezien of deze ultraconcentraten zullen slagen in de huidige markt.

Tegen het einde van de jaren negentig bereikte de jaarlijkse verkoop van vloeibare wasverzachters in de Verenigde Staten ongeveer $ 700 miljoen (in supermarkten, drogisterijen en grootwinkelbedrijven). Ter vergelijking:er wordt elk jaar voor ongeveer $ 400 miljoen aan droogvellen verkocht. De grote fabrikanten zoals Procter and Gamble (Downy) en Lever Brothers (Snuggle), domineren ongeveer 90% van het marktaandeel, terwijl huismerkmerken de resterende 10% voor hun rekening nemen.

Ontwerp

Chemici voor productontwikkeling maken wasverzachters die zijn ontworpen om te voldoen aan een reeks specifieke marketingvereisten. Ten eerste moeten de formuleringen een verscheidenheid aan eigenschappen leveren die de consument wenst, zoals superieure zachtheid, verbeterde ijzerglijding, verminderde kreukvorming tijdens de wascyclus, verbeterde kreukverwijdering na het wassen, beter kleurbehoud en verbeterde vlekbescherming. Bovendien moeten de formules veilig in gebruik, milieuvriendelijk, esthetisch verantwoord en kosteneffectief zijn. Chemici gebruiken technische evaluaties in combinatie met consumententests om formuleringen te ontwerpen die zowel effectief als betaalbaar zijn.

Grondstoffen

Conditioneringsmiddelen

Vroege wasverzachterformules waren relatief eenvoudige dispersies van vette materialen die zich na het wassen op de textielvezels zouden afzetten. Een van de meest gebruikte ingrediënten was dihydrogenated tallow dimethyl ammonium chloride (DHTDMAC), dat behoort tot een klasse van materialen die bekend staat als quaternaire ammoniumverbindingen of quats. Dit soort ingrediënt is nuttig omdat een deel van het molecuul een positieve lading heeft die het aantrekt en bindt aan negatief geladen weefselvezels. Deze ladingsinteractie helpt ook de elektrische krachten te verspreiden die verantwoordelijk zijn voor statische lading. Het andere deel van het molecuul is vet van aard en zorgt voor de slip en gladheid waardoor de stof zacht aanvoelt.

Hoewel deze quats stoffen zeer effectief verzachten, kunnen ze ze ook minder absorberend maken. Dit is een probleem voor bepaalde wasgoederen zoals handdoeken en luiers. Om dit probleem op te lossen, gebruiken moderne formuleringen quats in combinatie met andere, effectievere ingrediënten. Deze nieuwere verbindingen hebben een iets lagere substantie voor stof, waardoor ze minder snel de wateropname verstoren.

Een van de nieuwe klassen van materialen die tegenwoordig in formuleringen van wasverzachters worden gebruikt, is polydimethylsiloxaan (PDMS). Siloxaan is een vloeistof op siliconenbasis die vezels kan smeren voor een betere verzachting en strijkgemak. Andere siliconen die in weekmakers worden gebruikt, zijn onder meer amine-functionele siliconen, amide-functionele siliconen en siliconengommen. Deze siliconenderivaten zijn aangepast om meer substantieel te zijn voor stof en kunnen het gevoel ervan drastisch verbeteren.

Emulgatoren

De verzorgende ingrediënten die in wasverzachters worden gebruikt, zijn doorgaans niet oplosbaar in water vanwege hun olieachtige karakter. Daarom moet een ander type chemische stof, bekend als een emulgator, aan de formule worden toegevoegd om een ​​stabiel mengsel te vormen. Zonder emulgatoren zou de wasverzachter in twee fasen uiteenvallen, net zoals een saladedressing met olie en azijn doet.

Er zijn drie soorten emulgatoren die worden gebruikt in formuleringen van wasverzachters:micro-emulsies, macro-emulsies en emulsiepolymeren. Macro-emulsies zijn romige dispersies van olie en water, vergelijkbaar met handlotions of haarconditioners. De emulgatormoleculen omringen de hydrofobe olie- of siliconendruppels en zorgen ervoor dat ze in water kunnen worden gedispergeerd. Een micro-emulsie is chemisch vergelijkbaar, maar het creëert oliedeeltjes die zo klein zijn dat er licht omheen gaat. Daarom wordt een micro-emulsie gekenmerkt door zijn helderheid en transparantie, in tegenstelling tot melkachtig wit. Bovendien is een van de voordelen van micro-emulsie dat de siliconendeeltjes zo klein zijn dat ze daadwerkelijk in de vezels doordringen, terwijl macro-emulsies zich alleen op het oppervlak van de vezel afzetten. Het derde type, emulsiepolymeren, creëert dispersies die lijken op een macro-emulsie. Dit systeem gebruikt geen echte emulgatoren om de oliefase te suspenderen en op te lossen. In plaats daarvan creëren emulsiepolymeren een gestabiliseerd web van moleculen die de kleine siliconendruppeltjes ophangen als vissen die in een net worden gevangen.

Het emulgeersysteem dat in wasverzachters wordt gebruikt, moet zorgvuldig worden gekozen om het juiste niveau van afzetting op het weefsel te garanderen. Meestal wordt een mengsel van niet-ionische emulgatoren (die geen lading hebben) en kationische emulgatoren (die een positieve lading hebben) gebruikt. Anionische oppervlakteactieve stoffen (die een negatieve lading hebben) worden zelden gebruikt omdat de wasverzorgende middelen een positieve lading hebben die de neiging zou hebben om een ​​anionische emulsie te destabiliseren.

Overige ingrediënten

Naast conditionerende middelen en emulgatoren bevatten wasverzachters andere ingrediënten om hun esthetische aantrekkingskracht te verbeteren en om ervoor te zorgen dat het product houdbaar blijft. Zo worden geur- en kleurstoffen toegevoegd om het product prettiger te maken voor de consument. Daarnaast worden emulsiestabilisatoren en conserveermiddelen gebruikt om de productkwaliteit te waarborgen.

De emulgatoren en vervolgens de conditionerende ingrediënten worden aan water toegevoegd. De batch wordt verwarmd en gemengd. Daarna worden de andere ingrediënten toegevoegd.

Het fabricageproces

1. De voorkeursmethode voor het maken van vloeibare wasverzachters is het samen verhitten van de ingrediënten in één groot mengvat. Mengtanks moeten zijn gemaakt van hoogwaardig roestvrij staal om aantasting door de bijtende stoffen in de formule te voorkomen. De tank is meestal uitgerust met een omhulde schaal waarmee stoom en koud water kunnen worden gecirculeerd, zodat de temperatuur van de batch gemakkelijk kan worden gecontroleerd. Daarnaast is de tank uitgerust met een propellertype mixer die wordt aangedreven door een grote elektromotor. Dit soort mengblad zorgt voor de hoge afschuiving die nodig is om de ingrediënten goed te verspreiden.

   De eerste stap in het productieproces is het vullen van de tank met de aangegeven hoeveelheid water. Water wordt eerst toegevoegd omdat het fungeert als drager voor alle andere ingrediënten. Gedeïoniseerd water wordt gebruikt omdat het vrij is van metaalionen die de prestatie van de batch kunnen beïnvloeden. Conventionele formuleringen kunnen wel 80-90% water bevatten.

2. Zodra het water aan de tank is toegevoegd, wordt het verwarmen en mengen gestart. Wanneer het water de juiste temperatuur heeft bereikt, worden de emulgatoren toegevoegd. Aangezien deze chemicaliën meestal wasachtige vaste stoffen zijn, worden ze toegevoegd bij relatief hoge temperaturen (tussen 158-176TF [70-80°C]). Hoewel de volgorde van toevoeging afhangt van de specifieke formule, is het gewoonlijk effectiever om de emulgatoren te dispergeren voordat de minder in water oplosbare materialen worden toegevoegd. Emulgatoren worden tussen 1-10% gebruikt, afhankelijk van de specifieke chemicaliën die worden geselecteerd.
3. De conditionerende ingrediënten die in ontharders worden gebruikt, zijn doorgaans niet oplosbaar in water, dus worden ze na de emulgatoren aan de waterfase toegevoegd. Voor een typische sterkteformulering wordt ongeveer 5% gebruikt. Voor meer geconcentreerde formuleringen komen niveaus van 10% vaker voor. Wanneer mengsels van quats en siliconen worden gebruikt, worden de siliconen gebruikt in niveaus van slechts 0,5-1,5%.
4. Wanneer voorgeëmulgeerde siliconen in de formule worden gebruikt, worden ze laat in het proces toegevoegd wanneer de temperatuur lager is en er minder mechanische beweging in de batch is. Als siliconen met een hoger molecuulgewicht worden gebruikt die niet zijn voorgeëmulgeerd, moeten ze bij hoge temperaturen en veel roeren aan de batch worden toegevoegd om ervoor te zorgen dat de siliconenoliedruppeltjes gelijkmatig worden gedispergeerd.
5. Het verwarmen en mengen gaat door totdat de batch homogeen is. Op dit punt wordt koel water rond de tank gecirculeerd om de temperatuur te verlagen. Terwijl de batch afkoelt, worden de resterende ingrediënten, zoals conserveermiddelen, kleurstoffen en geurstoffen, toegevoegd. Deze ingrediënten worden in veel lagere concentraties gebruikt, meestal niet meer dan een paar procent voor geur en minder dan 1% voor conserveermiddelen en kleurstoffen. Wanneer de batch is voltooid, wordt een monster naar het laboratorium voor analytische chemie gestuurd om ervoor te zorgen dat het voldoet aan de kwaliteitscontrolenormen voor vaste stoffen, pH en viscositeit. De voltooide batch kan naar een vullijn worden gepompt of in tanks worden opgeslagen totdat deze klaar is om te worden gevuld.
6. Wanneer het product klaar is om in de verpakking te worden gevuld, wordt het overgebracht naar een geautomatiseerde afvullijn. Plastic flessen worden op een transportband gevoerd die ze onder een vulmondstuk draagt. Bij de vulkop bevindt zich een grote trechter die de formulering vasthoudt en een gecontroleerde hoeveelheid, meestal ingesteld op volume, in de fles afvoert. Het gevulde pakket gaat verder langs de transportband naar een sluitmachine die de sluiting aanbrengt en aandraait. Ten slotte worden de gevulde flessen verpakt in dozen en gestapelde pallets voor verzending.

Kwaliteitscontrole

De uiteindelijke weefselzachtere formuleringen worden getest met behulp van een aantal verschillende protocollen. Eenvoudige laboratoriumtests worden gebruikt om basiseigenschappen zoals pH, viscositeit en percentage vaste stoffen te bepalen. Deze tests kunnen helpen bevestigen dat de juiste ingrediënten op de juiste niveaus zijn toegevoegd.

Andere, meer rigoureuze tests worden uitgevoerd om te controleren of de formulering correct werkt. Een dergelijke evaluatie is een waterabsorptietest, ook wel de Drayes Wetting Test genoemd. Deze procedure omvat het laten vallen van kleine stukjes behandelde stof op water en het registreren van de tijdsduur die nodig is om de stof te laten zinken. Deze meting wordt 10 keer uitgevoerd om een ​​gemiddeld resultaat te verkrijgen.

Anti-kreukeigenschappen kunnen worden geëvalueerd door panelleden te vragen monsters van stof te beoordelen voordat ze zijn gestreken. Ze worden gevraagd om de hoeveelheid kreukels tussen het testmonster en het met wasverzachter behandelde monster numeriek te beoordelen. De test om het strijkgemak te meten wordt ook gedaan met behulp van getrainde panelleden.

Deze tests worden uitgevoerd op stalen van identieke stoffen, met als enige verschil dat de ene stof is behandeld met wasverzachter en de andere alleen in wasmiddel is gewassen. Kussenslopen van 100% katoen worden gebruikt voor kreuk- en strijktesten, terwijl handdoeken van 100% katoenen badstof worden gebruikt voor het evalueren van zachtheid en waterabsorptie. De stalen worden 24 uur gedroogd in een gecontroleerde omgeving bij 71,6 ° F (22 ° C) en 65% relatieve vochtigheid gedurende 24 uur voordat ze worden getest.

De Toekomst

Er zijn twee formulegerelateerde gebieden die de toekomst van wasverzachters zullen beïnvloeden. De eerste is de impact die de ultraconcentraten op de markt zullen hebben. Op het moment van schrijven is het nog te vroeg om te zeggen of ze door consumenten worden geaccepteerd. Het tweede gebied heeft betrekking op de rol die multifunctionaliteit in de toekomst zal spelen. Naarmate chemici nieuwe, effectievere ingrediënten ontwikkelen, is er meer potentieel voor aanvullende, voor de consument waarneembare voordelen. Aan het begin van het millennium zijn multifunctionele wasverzachterformuleringen de nieuwste trend. Deze nieuwe producten verzachten niet alleen kleding, maar verbeteren ook het strijkgemak, verminderen kreuken in de droger en beschermen tegen vlekken. Zowel Lever Brothers als Procter and Gamble hebben op deze trend ingespeeld met nieuwe formuleringen die meerdere voordelen bieden op het gebied van textielverzorging.

Ten slotte kunnen fabrikanten overgaan op nieuwe leveringsvormen om wasverzachters gebruiksvriendelijker te maken. Een nieuwe methode die P&G eind jaren negentig introduceerde, is de 'Downy Ball'. Dit is een herbruikbare plastic bol ter grootte van een tennisbal die is gevuld met vloeibare Downy en aan het begin van de cyclus aan de wasmachine wordt toegevoegd. De bal blijft gesloten tijdens het wassen, maar het draaien van de spoelcyclus zorgt ervoor dat hij opengaat en de wasverzachter vrijgeeft. Voor consumenten die geen automatische wasverzachter op hun wasmachine hebben, bespaart de "Downy Ball" hen de moeite om de vloeistof in een aparte stap toe te voegen. Andere innovatieve dispensers zoals deze kunnen vaker voorkomen naarmate fabrikanten ernaar streven hun producten te onderscheiden van de concurrentie.

Waar meer te leren

Tijdschriften

Henault, Benoit. "Een frisse kijk op wasverzachters." Zeep en cosmetica (juni 2001).

Turcsik, Richard. "De zachte verkoop:supermarkten hopen dat nieuwe formuleringen van wasverzachters en advertenties de erosie van het marktaandeel zullen tegengaan." Supermarkt Nieuws (21 augustus 1995).

Randy Schueller