Czyszczenie na sucho - Dry cleaning

Czyszczenie na sucho to dowolny proces czyszczenia odzieży i tekstyliów przy użyciu rozpuszczalnika innego niż woda .

Czyszczenie na sucho nadal obejmuje płyny, ale zamiast tego ubrania są moczone w bezwodnym ciekłym rozpuszczalniku, tetrachloroetylenie (perchloroetylen), znanym w branży jako „perc”, który jest najszerzej stosowanym rozpuszczalnikiem. Alternatywnymi rozpuszczalnikami są 1-bromopropan i benzyna lakowa.

Większość włókien naturalnych można prać w wodzie, ale niektóre materiały syntetyczne (np. wiskoza , lyocell , modal i cupro ) źle reagują z wodą i muszą być czyszczone chemicznie.

Historia

Pralnia chemiczna została zapoczątkowana przez amerykańskiego przedsiębiorcę Thomasa L. Jenningsa . Jennings określił swoją metodę jako „czyszczenie na sucho”.

Francuski operator farbiarni Jean Baptiste Jolly opracował własną metodę, wykorzystując naftę i benzynę do czyszczenia tkanin. W 1845 r. otworzył pierwszą pralnię chemiczną w Paryżu.

Obawy dotyczące łatwopalności skłoniły Williama Josepha Stoddarda, pracownika pralni chemicznej z Atlanty , do opracowania rozpuszczalnika Stoddarda ( benzyny lakowej) jako nieco mniej palnej alternatywy dla rozpuszczalników na bazie benzyny. Zastosowanie wysoce łatwopalnych rozpuszczalników naftowych spowodowało wiele pożarów i wybuchów, czego skutkiem były rządowe regulacje dotyczące pralni chemicznych. Po I wojnie światowej pralnie chemiczne zaczęły używać rozpuszczalników chlorowanych . Rozpuszczalniki te były znacznie mniej łatwopalne niż rozpuszczalniki naftowe i miały lepszą moc czyszczenia.

Przejście do tetrachloroetylenu

W połowie lat 30. przemysł pralni chemicznej przyjął jako rozpuszczalnik tetrachloroetylen (perchloroetylen) lub w skrócie PCE. Ma doskonałe właściwości czyszczące, jest niepalny i kompatybilny z większością ubrań. Ponieważ jest stabilny, tetrachloroetylen łatwo poddaje się recyklingowi.

Infrastruktura

Firmy pralni chemicznej, z punktu widzenia klienta, to zakłady produkcyjne lub sklepy stacjonarne . Roślina robi czyszczenie na miejscu. Sklep drop shop odbiera odzież od klientów, wysyła ją do dużego zakładu, a następnie wyczyszczoną odzież zwraca do sklepu w celu odbioru przez klienta. Czas realizacji jest dłuższy w sklepie stacjonarnym niż w lokalnym zakładzie. Jednak prowadzenie zakładu wymaga więcej pracy dla właściciela firmy. Od 2010 r. na niektórych rynkach aplikacje internetowe służą do planowania tanich dostaw do domu w celu czyszczenia na sucho.

Cykl ten minimalizował ryzyko pożaru lub niebezpiecznych oparów powstających podczas procesu czyszczenia. W tym czasie czyszczenie na sucho odbywało się w dwóch różnych maszynach – jednej do procesu czyszczenia, a drugiej do usuwania rozpuszczalnika z odzieży.

Maszyny z tej epoki zostały opisane jako wentylowane ; ich suszące się spaliny zostały wydalone do atmosfery, tak samo jak wiele nowoczesnych spalin z suszarek bębnowych. Przyczyniło się to nie tylko do skażenia środowiska, ale również do atmosfery utracono wiele potencjalnie wielokrotnego użytku PCE. Znacznie bardziej rygorystyczne kontrole emisji rozpuszczalników zapewniły, że wszystkie maszyny do czyszczenia na sucho w świecie zachodnim są teraz całkowicie zamknięte, a opary rozpuszczalników nie są odprowadzane do atmosfery. W zamkniętych maszynach rozpuszczalnik odzyskany podczas procesu suszenia jest zawracany w postaci skondensowanej i destylowanej, dzięki czemu można go ponownie wykorzystać do czyszczenia kolejnych ładunków lub bezpiecznie usunąć. Większość nowoczesnych maszyn zamkniętych zawiera również sterowany komputerowo czujnik suszenia, który automatycznie wykrywa usunięcie wszystkich wykrywalnych śladów PCE. System ten zapewnia, że ​​pod koniec cyklu uwalniane są tylko niewielkie ilości oparów PCE.

Mechanizm

Struktura celulozy, głównego składnika bawełny. Wiele grup OH wiąże wodę, co prowadzi do pęcznienia tkaniny i prowadzi do marszczenia, które jest zminimalizowane, gdy materiały te są traktowane tetrachloroetylenem i innymi rozpuszczalnikami do czyszczenia na sucho.

Pod względem mechanizmu czyszczenie na sucho selektywnie rozpuszcza plamy na wyrobie. W rozpuszczalnikami są niepolarne, a zwykle związki, które selektywnie ekstrakt plamy przyczyny. W przeciwnym razie plamy te rozpuszczałyby się tylko w wodnych mieszaninach detergentów w wysokich temperaturach, potencjalnie uszkadzając delikatne tkaniny.

Rozpuszczalniki niepolarne są również dobre dla niektórych tkanin, zwłaszcza tkanin naturalnych, ponieważ rozpuszczalnik nie oddziałuje z żadnymi grupami polarnymi w tkaninie. Woda wiąże się z tymi grupami polarnymi, co powoduje pęcznienie i rozciąganie białek we włóknach podczas prania. Ponadto wiązanie cząsteczek wody zakłóca słabe przyciąganie we włóknie, co powoduje utratę pierwotnego kształtu włókna. Po zakończeniu prania cząsteczki wody wyschną. Jednak pierwotny kształt włókien został już zniekształcony, co zwykle powoduje skurcz. Niepolarne rozpuszczalniki zapobiegają tej interakcji, chroniąc bardziej delikatne tkaniny.

Zastosowanie skutecznego rozpuszczalnika w połączeniu z mechanicznym tarciem podczas bębnowania skutecznie usuwa plamy.

Proces

Nowoczesna maszyna do czyszczenia na sucho z ekranem dotykowym i sterowaniem SPS, producent EazyClean, typ EC124, zdjęcie wykonane przed montażem
Seria 3 Maszyna do czyszczenia na sucho ze sterowaniem PLC, producent, BÖWE Czyszczenie tekstyliów Niemcy

Maszyna do czyszczenia na sucho jest podobna do kombinacji domowej pralki i suszarki do ubrań. Odzież umieszczana jest w komorze prania lub ekstrakcji (tzw. „koszyk” lub „bęben”), która stanowi rdzeń maszyny. Komora myjąca zawiera poziomy, perforowany bęben, który obraca się w zewnętrznej powłoce. Powłoka zawiera rozpuszczalnik, podczas gdy obracający się bęben utrzymuje ładunek odzieży. Pojemność kosza wynosi od około 10 do 40 kg (22 do 88 funtów).

Podczas cyklu prania komora jest wypełniona rozpuszczalnikiem w około jednej trzeciej i zaczyna się obracać, poruszając odzież. Temperatura rozpuszczalnika jest utrzymywana na poziomie 30 stopni Celsjusza (86 stopni Fahrenheita), ponieważ wyższa temperatura może go uszkodzić. Podczas cyklu mycia rozpuszczalnik w komorze (powszechnie znany jako „klatka” lub „skrzynka na akcesoria”) jest przepuszczany przez komorę filtracyjną, a następnie wprowadzany z powrotem do „klatki”. Nazywa się to cyklem i jest kontynuowane przez cały czas trwania prania. Rozpuszczalnik jest następnie usuwany i przesyłany do jednostki destylacyjnej składającej się z kotła i skraplacza . Skondensowany rozpuszczalnik jest podawany do separatora, gdzie pozostała woda jest oddzielana od rozpuszczalnika, a następnie wprowadzana do zbiornika „czystego rozpuszczalnika”. Idealna prędkość przepływu wynosi około 8 litrów rozpuszczalnika na kilogram odzieży na minutę, w zależności od wielkości maszyny.

Odzież jest również sprawdzana pod kątem ciał obcych. Przedmioty takie jak plastikowe długopisy mogą rozpuszczać się w kąpieli rozpuszczalnika, uszkadzając tekstylia. Niektóre barwniki tekstylne są „sypkie” i odbarwiają się podczas zanurzania w rozpuszczalniku. Delikatne przedmioty, takie jak narzuty z pierza, dywaniki lub zasłony z frędzlami, mogą być zamknięte w luźnej siatkowej torbie. Gęstość nadchloroetylenu wynosi około 1,7 g / cm 3 , w temperaturze pokojowej (70% cięższe niż woda), a wagą zaabsorbowanego rozpuszczalnika może spowodować włókienniczych niepowodzeniem siła normalna w trakcie cyklu ekstrakcji jeżeli worek siatkowy wspiera mechaniczne.

Nie wszystkie plamy można usunąć czyszczeniem chemicznym. Niektóre należy potraktować rozpuszczalnikami do plam — czasami strumieniem pary lub namoczeniem w specjalnych płynach do usuwania plam — przed praniem lub czyszczeniem chemicznym. Ubrania przechowywane przez długi czas w stanie zabrudzonym trudno też przywrócić do pierwotnego koloru i faktury.

Typowy cykl prania trwa 8–15 minut w zależności od rodzaju odzieży i stopnia zabrudzenia. W ciągu pierwszych trzech minut zabrudzenia rozpuszczalne w rozpuszczalnikach rozpuszczają się w perchloroetylenie i odpadają luźne, nierozpuszczalne zabrudzenia. Usunięcie nierozpuszczalnego brudu z odzieży zajmuje 10–12 minut po usunięciu luźnego brudu. Maszyny wykorzystujące rozpuszczalniki węglowodorowe wymagają cyklu mycia trwającego co najmniej 25 minut ze względu na znacznie wolniejszą solwatację zabrudzeń rozpuszczalnych w rozpuszczalnikach. Można również dodać „mydło” środka powierzchniowo czynnego do czyszczenia na sucho .

Pod koniec cyklu prania maszyna rozpoczyna cykl płukania, w którym wsad odzieży jest płukany świeżo destylowanym rozpuszczalnikiem dozowanym ze zbiornika rozpuszczalnika. To płukanie czystym rozpuszczalnikiem zapobiega przebarwieniom spowodowanym przez cząsteczki brudu wchłonięte z powrotem na powierzchnię odzieży z „brudnego” rozpuszczalnika roboczego.

Po cyklu płukania maszyna rozpoczyna proces ekstrakcji, w którym odzyskuje się rozpuszczalnik do ponownego wykorzystania. Nowoczesne maszyny odzyskują około 99,99% użytego rozpuszczalnika. Cykl ekstrakcji rozpoczyna się od spuszczenia rozpuszczalnika z komory myjącej i przyspieszenia kosza do 350-450  obrotów na minutę , powodując, że większość rozpuszczalnika wiruje z tkaniny. Do tego czasu czyszczenie odbywa się w normalnej temperaturze, ponieważ rozpuszczalnik nigdy nie jest podgrzewany w procesie czyszczenia na sucho. Gdy nie można już odwirować rozpuszczalnika, maszyna rozpoczyna cykl suszenia.

Podczas cyklu suszenia odzież jest obracana w strumieniu ciepłego powietrza (60–63 °C/140–145 °F), które krąży w koszu, odparowując ślady rozpuszczalnika pozostałego po cyklu wirowania. Temperatura powietrza jest kontrolowana, aby zapobiec uszkodzeniom odzieży przez ciepło. Wydmuchiwane ciepłe powietrze z maszyny przechodzi następnie przez agregat chłodniczy, w którym opary rozpuszczalnika są skraplane i zawracane do zbiornika rozpuszczalnika destylowanego. Nowoczesne maszyny do czyszczenia na sucho wykorzystują system zamkniętej pętli, w którym schłodzone powietrze jest ponownie podgrzewane i recyrkulowane. Skutkuje to wysokimi współczynnikami odzysku rozpuszczalników i zmniejszonym zanieczyszczeniem powietrza. We wczesnych dniach czyszczenia na sucho, duże ilości perchloroetylenu były wypuszczane do atmosfery, ponieważ uważano go za tani i nieszkodliwy.

Wiele pralni chemicznych umieszcza wyczyszczone ubrania w cienkich, przezroczystych plastikowych torbach na ubrania

Po zakończeniu cyklu suszenia, cykl dezodoryzacji ( napowietrzania ) chłodzi odzież i usuwa dalsze ślady rozpuszczalnika poprzez cyrkulację chłodnego powietrza z zewnątrz nad odzieżą, a następnie przez filtr do odzyskiwania oparów wykonany z węgla aktywnego i żywic polimerowych. Po cyklu napowietrzania odzież jest czysta i gotowa do prasowania i wykańczania.

Przetwarzanie rozpuszczalników

Seria oszczędzania firmy Firbimatic. Ta maszyna wykorzystuje filtrację aktywowaną gliną zamiast destylacji. Zużywa znacznie mniej energii niż konwencjonalne metody.

Rozpuszczalnik roboczy z komory myjącej przechodzi przez kilka etapów filtracji, zanim zostanie zawrócony do komory myjącej. Pierwszym krokiem jest pułapka na guziki, która zapobiega przedostawaniu się małych przedmiotów, takich jak kłaczki, zapięcia, guziki i monety do pompy rozpuszczalnika.

Z biegiem czasu na filtrze kłaczków gromadzi się cienka warstwa placka filtracyjnego (tzw. „muck”). Obornik jest regularnie usuwany (zwykle raz dziennie), a następnie przetwarzany w celu odzyskania rozpuszczalnika uwięzionego w oborniku. Wiele maszyn używa „ filtrów wirowych ”, które usuwają brud z filtra siłą odśrodkową, podczas gdy jest on ponownie płukany rozpuszczalnikiem.

Po filtrze kłaczków rozpuszczalnik przechodzi przez filtr z wkładem absorpcyjnym . Ten filtr, który zawiera aktywowane glinki i węgiel drzewny, usuwa drobne nierozpuszczalne zabrudzenia i nielotne pozostałości wraz z barwnikami z rozpuszczalnika. Na koniec rozpuszczalnik przechodzi przez filtr doczyszczający, który usuwa wszelkie zabrudzenia wcześniej nieusunięte. Czysty rozpuszczalnik jest następnie zawracany do zbiornika roboczego rozpuszczalnika. Ugotowane pozostałości proszku to nazwa odpadów powstających podczas gotowania lub destylacji obornika. Zawiera rozpuszczalnik, sproszkowany materiał filtracyjny (diatomit), węgiel, nielotne pozostałości, kłaczki, barwniki, tłuszcz, brud i wodę. Szlam odpadowy lub stałe pozostałości z destylatora zawierają rozpuszczalnik, wodę, glebę, węgiel i inne nielotne pozostałości. Zużyte filtry są inną formą odpadów, podobnie jak ścieki.

Aby zwiększyć skuteczność czyszczenia, do rozpuszczalnika roboczego dodaje się niewielkie ilości detergentu (0,5–1,5%), które mają zasadnicze znaczenie dla jego funkcjonalności. Detergenty te emulgują zabrudzenia hydrofobowe i zapobiegają ponownemu osadzaniu się brudu na odzieży. W zależności od konstrukcji maszyny stosuje się detergent anionowy lub kationowy.

Symbolika

Międzynarodowym symbolem prania GINETEX do czyszczenia na sucho jest kółko. Może mieć w środku literę P, aby wskazać rozpuszczalnik perchloroetylenowy, lub literę F, aby wskazać rozpuszczalnik łatwopalny (Feuergefährliches Schwerbenzin). Pasek pod kółkiem oznacza, że ​​zalecane są tylko łagodne procesy czyszczenia. Przekreślone puste kółko oznacza, że ​​czyszczenie chemiczne nie jest dozwolone.

Użyte rozpuszczalniki

Perchloroetylen

Perchloroetylen jest głównym rozpuszczalnikiem stosowanym w pralni chemicznej.

Perchloroetylen (PCE lub tetrachloroetylen) jest używany od lat 30. XX wieku. PCE jest najpowszechniejszym rozpuszczalnikiem, „standardem” wydajności czyszczenia. Jest wysoce skutecznym rozpuszczalnikiem czyszczącym. Jest stabilny termicznie, nadaje się do recyklingu i ma niską toksyczność. Może jednak powodować zaciekanie/utratę koloru, szczególnie w wyższych temperaturach. W niektórych przypadkach może uszkodzić specjalne wykończenia, guziki i koraliki na niektórych ubraniach. Jest lepszy w przypadku plam na bazie oleju (które stanowią około 10% plam) niż bardziej powszechnych plam rozpuszczalnych w wodzie (z kawy, wina, krwi itp.). Toksyczność tetrachloroetylenu „jest umiarkowana do niskiej” i „Zgłoszenia o urazach u ludzi są rzadkie pomimo jego szerokiego zastosowania w czyszczeniu chemicznym i odtłuszczaniu”.

Węglowodory

Węglowodory są reprezentowane przez produkty takie jak Exxon-Mobil DF-2000 lub Chevron Phillips ' EcoSolv i Pure Dry. Te rozpuszczalniki na bazie ropy naftowej są mniej agresywne, ale także mniej skuteczne niż PCE. Chociaż jest palny, ryzyko pożaru lub wybuchu można zminimalizować, jeśli jest używane prawidłowo. Węglowodory są jednak zanieczyszczeniami. Węglowodory zatrzymują około 10-12% rynku.

Nowoczesna maszyna do czyszczenia na sucho do pracy z różnymi rozpuszczalnikami

Trichloroetylen

Trichloroetylen jest bardziej agresywny niż PCE, ale jest bardzo rzadko stosowany. Dzięki doskonałym właściwościom odtłuszczającym był w przeszłości często używany do czyszczenia przemysłowej odzieży roboczej/kombinezonu. TCE jest klasyfikowany jako rakotwórczy dla ludzi przez Agencję Ochrony Środowiska Stanów Zjednoczonych .

Nadkrytyczny CO 2

Nadkrytyczny CO 2 jest alternatywą dla PCE; jednak jest gorszy w usuwaniu niektórych form brudu. Dodatkowe środki powierzchniowo czynne poprawiają skuteczność CO2 . Dwutlenek węgla jest prawie całkowicie nietoksyczny. Potencjał gazów cieplarnianych jest również niższy niż wielu rozpuszczalników organicznych.

Proces czyszczenia na sucho obejmuje ładowanie zamkniętej komory, która jest ładowana ubraniami przy użyciu gazowego dwutlenku węgla ze zbiornika magazynowego do około 200 do 300 psi. Ten etap procesu jest inicjowany jako środek ostrożności, aby uniknąć szoku termicznego w komorze czyszczącej. Ciekły dwutlenek węgla jest następnie pompowany do komory czyszczącej z oddzielnego zbiornika magazynującego za pomocą pompy hydraulicznej lub elektrycznej (która korzystnie ma podwójne tłoki). Pompa zwiększa ciśnienie ciekłego dwutlenku węgla do około 900 do 1500 psi. Oddzielny dochładzacz obniża temperaturę dwutlenku węgla o 2 do 3 stopni Celsjusza poniżej temperatury wrzenia, aby zapobiec kawitacji, która może prowadzić do przedwczesnej degradacji pompy.

Consumer Reports ocenił nadkrytyczny CO 2 jako lepszy od metod konwencjonalnych, ale Instytut Prania i Prania na sucho skomentował jego „dość niską zdolność czyszczenia” w raporcie z 2007 roku. CO 2 w stanie nadkrytycznymjest ogólnie łagodnym rozpuszczalnikiem, który zmniejsza jego zdolność do agresywnego atakowania plam.

Jednym z niedoborem nadkrytycznym CO 2 jest to, że ich przewodność elektryczna jest niska. Jak wspomniano w sekcji Mechanizmy, czyszczenie na sucho wykorzystuje zarówno właściwości chemiczne, jak i mechaniczne do usuwania plam. Kiedy rozpuszczalnik wchodzi w interakcję z powierzchnią tkaniny, tarcie przemieszcza brud. W tym samym czasie tarcie wytwarza również ładunek elektryczny. Tkaniny są bardzo słabymi przewodnikami, dlatego zwykle nagromadzenie jest odprowadzane przez rozpuszczalnik. Wyładowanie to nie występuje w ciekłym dwutlenku węgla, a nagromadzenie ładunku elektrycznego na powierzchni tkaniny przyciąga brud z powrotem na powierzchnię, co zmniejsza skuteczność czyszczenia. Aby zrekompensować słabą rozpuszczalność i przewodnictwo nadkrytycznego dwutlenku węgla, badania skoncentrowały się na dodatkach. W celu zwiększenia rozpuszczalności 2-propanol wykazał zwiększone działanie czyszczące ciekłego dwutlenku węgla, ponieważ zwiększa zdolność rozpuszczalnika do rozpuszczania związków polarnych.

Maszyny do stosowania CO 2 w stanie nadkrytycznym są drogie — nawet o 90 000 USD więcej niż maszyny PCE, co utrudnia przystępność cenową dla małych firm. Niektóre środki czyszczące z tymi maszynami utrzymują tradycyjne maszyny na miejscu w przypadku bardziej zabrudzonych tekstyliów, ale inne uważają, że enzymy roślinne są równie skuteczne i bardziej przyjazne dla środowiska.

Inne rozpuszczalniki: niszowe, wschodzące itp.

Od dziesięcioleci starano się zastąpić PCE. Te alternatywy nie okazały się dotychczas ekonomiczne:

  • Rozpuszczalnik Stoddarda — palny i wybuchowy, temperatura zapłonu 100°F/38°C
  • CFC-113 (Freon-113), CFC . Teraz zakazany jako nieprzyjazny dla warstwy ozonowej.
  • Decametylocyklopentasiloksan („płynny silikon”), w skrócie zwany D5. Spopularyzowała go firma GreenEarth Cleaning. Jest droższy niż PCE. W środowisku ulega degradacji w ciągu kilku dni.
  • Dibutoksymetan (SolvonK4) to dwubiegunowy rozpuszczalnik, który usuwa plamy na bazie wody i plamy na bazie oleju.
  • Rozpuszczalniki bromowane ( bromek n-propylu , Fabrisolv, DrySolv) to rozpuszczalniki o wyższych wartościach KB niż PCE. Pozwala to na szybsze czyszczenie, ale może uszkodzić niektóre syntetyczne koraliki i cekiny, jeśli nie są używane prawidłowo. Z punktu widzenia zdrowia istnieją doniesienia o zagrożeniach związanych z nPB, takich jak drętwienie nerwów. Uważa się, że ekspozycja na rozpuszczalniki w typowej pralni chemicznej jest znacznie poniżej poziomów wymaganych do spowodowania jakiegokolwiek ryzyka. Z punktu widzenia ochrony środowiska jest zatwierdzony przez amerykańską EPA. Jest jednym z droższych rozpuszczalników, ale zapewnia szybsze czyszczenie, niższe temperatury i krótki czas schnięcia.

Zobacz też

Uwagi

Bibliografia

Zewnętrzne linki