Inkrustace prádla

Prádlo provází člověka po celé cestě jeho životem. Stalo se tak součástí lidské kultury a znakem civilizace. Kulturní úroveň společnosti a její rozvoj proto charakterizuje také mimo jiné i prádlo. Nejde jenom o střih či materiál, který je obvykle výslednicí módních trendů, ale také o údržbu prádla. Do této kategorie patří především praní, barvení, čištění a krejčovské opravy. Společenský rozvoj se proto odráží nejenom v materiálech, ze kterých je prádlo zhotoveno, ale samozřejmě i v technologických postupech a prostředcích jeho údržby.

Nejběžnější a nejznámější údržbou prádla je nesporně praní. V průběhu věků se rozrůstal materiálový sortiment prádla, měnila se a vyvíjela technologie praní a v souvislosti s tím i prostředky na praní. Co se neměnilo a zůstávalo stejné byl smysl celého procesu. Vyprané, tedy čisté prádlo. Čistota prádla se tak stala charakteristickým rysem kultury a podstatným prvkem utvářejícím image osobnosti.

Kvalita vyprání prádla je v podstatě věcí názoru

Čistota prádla je pro každého velmi důležitá. Svědčí o tom i fakt, že za prostředky na praní lidé v celosvětovém měřítku utrácí ročně miliardy dolarů. Ve jménu čistoty a pro čistotu prádla si velmi výrazně znečišťují vlastní životní prostředí. Přestože fenomén čistoty je všudypřítomný, málokdo si klade otázku co to je čisté prádlo. Na první pohled je tato otázka banální až hloupá, vždyť je jasné, že čisté prádlo je-li bílé musí být běloskvoucí, barevné svítit barvami a černé černější než nejtemnější noc. V hodnocení kvality vyprání se tak vychází ze subjektivního vnímání, které je porovnáváno s představou o čistotě. Představu o čistotě si však vytváří každý individuálně. To znamená, že kvalita vyprání prádla je více méně věcí názoru, který lze různým způsobem ovlivňovat či utvářet. Bez objektivního poznání se však vlastní názor utváří velmi obtížně. Pro vytvoří vlastního názoru je nezbytné si kvalitu vypráním prádla samostatně a objektivně kvantifikovat.

Kdy je prádlo špinavé?

Praní prádla je veřejností vnímáno jako proces v jehož průběhu se prádlo zabavuje nečistot. Ty jsou nejčastěji vnímány jako viditelné změny v zabarvení prádla. Zobecnění tohoto názoru vede k závěru, že nečistota představuje cizorodou složku v prádle. Na druhé straně však je otázkou, která cizorodá složka je nečistotou. Např. škrob v prádle je cizorodou složkou avšak mnohdy potřebnou. Naproti tomu oxid hořečnatý je běloskvoucí a na běloskvoucí košili asi vidět nebude, a proto bude jen těžko prohlášen špínou. Na černém tričku však zcela excelentně vynikne a tričko bude označeno jako flekaté a tudíž špinavé. Z těchto jednoduchých příkladů vyplývá jeden závěr a to ten, že za špínu lze považovat každou cizorodou složku, která snižuje užitnou hodnotu prádla a to bez ohledu na to, zda je či není okem viditelná. Specifické a v odborných kruzích velmi diskutované cizorodé složky v prádle představují inkrustace. Inkrustace je tvořena zbytkem pracovní lázně na praní, který zůstal v prádle. Tento zbytek lze podle povahy rozdělit na dvě hlavní skupiny. Na anorganickou inkrustaci a inkrustaci organickou. Anorganická inkrustace je ve své podstatě prach, který je obsažen v prádle. Stanovuje se tak, že se vzorek prádla spálí a vyžíhá několik hodin při teplotě červeného žáru. Organická inkrustace je tvořena spalitelnými organickými látkami. Zjišťuje se proto extrakcí ze vzorku prádla méně polárními rozpouštědly.

Inkrustace se nejčastěji projevují tak že dochází k zašednutí a nebo zažloutnutí prádla. Prádlo se obtížně pere. Zůstávají na něm různé fleky a pachy. Roste spotřeba prostředků na praní a různých bělících přípravků. V některých případech se prádlo i obtížně suší a nebo žloutne při žehlení. Změnami prochází i pračka. Původně lesklé části se stávají matnými. Na vnější straně bubnu se tvoří šedavý povlak. Účinnost pračky se snižuje. V průmyslových prádelnách je tento proces provázen podstatným zvýšením prašnosti. Pohled na pračky je žalostný ( obr. 1).

obrázek č.1

obrázek č. 1

Těžko vypratelné skvrny se hromadí ( obr. 2) a kvalita vyprání rychle klesá. Prádlo šedne.

obrázek č.2

obrázek č. 2

Ve špinavé pračce nelze kvalitně prádlo vyprat žádným prostředkem.

Je-li čistá pračka, je obvykle i prádlo kvalitně vyprané.

Anorganické inkrustace v průmyslových prádelnách se pohybují v rozmezí od 0,1 do 30 %. Jak vypadá vzorek prádla před a po spálení s obsahem 25 % anorganických inkrustací ukazuje obrázek č. 3.

obrázek č.3

Obrázek č. 3

 

Je třeba podtrhnout, že z 1 kg takovéhoto prádla zbude 250 g popela. Podle zkušeností není situace co se týče inkrustací v prádle z domácností o nic růžovější. K zamezení tohoto nežádoucího procesu je třeba pochopit jeho podstatu. Z hlediska chemického složení tvoří základ anorganické inkrustace tři anionty. Je to uhličitan, fosforeč- nan a křemičitan. Z kationtů je obsažen vápník, hořčík a sodík. Z toho plyne, že vznik inkrustací souvisí se složením vody a složkami pracovní lázně. Nelze však tvrdit, že tvrdá voda nutně vede ke vzniku inkrustací. Přesto jsou inkrustace dávány do souvislosti s vodním kamenem. Známá mediální reklama praví - vodní kámen, ten vám zničil pračku. Je to pohled poněkud zploštělý. Přesto vznik uhličitanových inkrustací může posloužit jako východisko pro utvoření komplexnější představy.

Uhličitanový typ - vodní kámen

Přírodní voda obsahuje celou řadu minerálních látek. Jejich obsah souvisí nejenom s uhličitanovou rovnováhou, ale je závislý na celé řadě dalších faktorů. Uhličitanová rovnováha určuje za dané teploty poměr mezi obsahem vápníku v roztoku ve vztahu s obsahem oxidu uhličitého ve vodě, která je ve styku s pevným uhličitanem vápenatým. Rovnováhu lze schematicky vyjádřit takto:

vzorec č.1

vzorec č.2

Podle rovnice 1 oxid uhličitý zapříčiňuje rovnováhu mezi rozpuštěným vápníkem a pevnou fází uhličitanu vápenatého. Při vytvoření rovnováhy se vápník ani nevylučuje a ani nerozpouští. Jestliže oxid uhličitý ve vodě obsažen není, vypudí se např. varem, řídí se rovnováha rovnicí 2. Množství rozpuštěného vápníku je potom dáno součinem rozpustnosti uhličitanu vápenatého. V přírodní vodě je součin rozpustnosti výrazně ovlivněn přítomností dalších složek. Je známo, že silný elektrolyt, může za určitých okolností rozpustnost uhličitanu vápenatého několikanásobně zvýšit.

Řešení rovnováhy mezi pevným a rozpuštěným vápníkem přestavuje u přírodní vody značný problém. Komplikaci přináší vliv i dalších rozpuštěných sloučenin. Ve stavebnictví se pro účely hodnocení agresivity značně užívalo tzv. Langelierova indexu. Index je rozdíl hodnot pH vody, které se zjistilo měřením a pHs, zjištěné výpočtem na základě provedené analýzy. Z pohledu Langelierova indexu, přesněji konstrukce výpočtu, je zřejmé, že vylučování či rozpouštění vápníku závisí na teplotě, kyselosti roztoku, iontové síle a kvalitativním obsahu složek.

Kyselost roztoku je dána koncentrací H iontů. Kyselina uhličitá je ve vodě z části disociována podle rovnice:

vzorec č.3

Podle principu elektroneutrality musí platit:

vzorec č.4

Z porovnání rovnic 1 a 4 je zřejmé, že míra rozpustnosti uhličitanu vápenatého je především odvislá od koncentrace vodíkových iontů. Hydrogenuhličitanový aniont je akceptorem Ca. Ze sledovaného pohledu představuje toto zjištění cestu deinkrustace prádla. Uhličitanové inkrustace se lze snadno zbavit mírným okyselením máchací lázně. Za předpokladu, že inkrustace prádla je tvořena nerozpustnými látkami, které vznikají v průběhu praní ze sloučenin obsažených v prací lázni, nabízí se výše popsaná uhličitanová rovnováha jako výchozí model pro další úvahy.

K inkrustaci prádla nedojde, jestliže v průběhu praní se nevyloučí z roztoku pevná fáze iontového, anorganického charakteru. K tomu, aby tento stav nastal, musí roztok obsahovat sloučeninu, která je nositelem schopnosti stát se akceptorem pro právě všechny kationty, které jinak v daných podmínkách poskytnou svojí reakcí nerozpustné produkty, přičemž po naplnění funkce akceptoru si zachová rozpustnou formu. Existuje celá řada látek, která splňuje výše uvedené předpoklady. Je to kyselina ethylendiaminotetraoctová, polykarboxylové sloučeniny, deriváty aldobionových kyselin apod. Nejrozšířenější jsou polyfosforečny. Z polyfosfátů, především tripolyfosfát, je velmi oblíbeným a hojně užívaným změkčovacím prostředkem. Svým významem zastínil tak i polysilikáty.Vedle změkčovacích účinků se deklaruje i synergické působení s tenzidy a tak se vžil názor, že bez polyfosfátů se kvalitně prát nedá.

Funkce tripolyfosfátu je v lázni obvykle popisována na modelu iontoměniče. Nejenom že z vody vyvazuje vícemocné ionty, ale umí i solubilizovat jemné, jinak nerozpustné částice. Dokáže zabránit vyvločkování nerozpustných látek, stejně tak dobře, jako rozpustit vysrážené vápenaté mýdlo. Naznačené vlastnosti polyfosfátů jsou uváděny nejenom ve firemní literatuře, ale i ve vysokoškolských učebnicích. Vliv tvrdosti vody na kvalitu praní byl díky polyfosfátům minimalizován. Nicméně i v případě fosfátových komponentů v pracovní lázni na praní dochází k zainkrustování prádla i ve středně tvrdé vodě. Obecně se traduje potřeba měkké vody k zajištění kvalitního vyprání i v přítomnosti polyfosfátů. V průmyslových prádelnách staví iontoměničové demineralizační úpravny napájecích vod.

Polyfosfáty - fosforečnanový typ inkrustace

Měkká nebo upravená voda i v případě polyfosfátů má své opodstatnění.V těchto případech je totiž obsah fosforečnanového typu inkrustace prakticky nulový, stejně jako obsah vodního kamene. Polyfosfát jako změkčovač vody působí nejlépe ve vodě měkké, což je určitý rozpor. K vysvětlení nastíněného rozporu je třeba se blíže obeznámit s chemií polyfosfátů.

Polyfosforečnany jsou sloučeniny obecného vzorce MIn+2[PnO3n+1] a jsou tvořeny řetězci PO4.

Analytickým složením tak odpovídají metafosforečnanům, tedy sumárnímu vzorci MIPO3.

Tyto sloučeniny se obvykle připravují dehydratací orthofosforečnanů za různých teplotních podmínek.

vzorec č.5

Zásadní odlišnost těchto kondensovaných fosforečnanů sumárně stejného složení spočívá v rozdílné struktuře makromolekuly. V daném případě je struktura molekuly nositelem chemických vlastností. Průkopnické práce v objasnění struktury polyfosfátů publikoval E. Thila v letech 1941 - 19531 - 3 a to právě pomocí rozdílných chemických vlastností charakterizujících typ struktury makromolekuly. Thila určoval strukturu makromolekuly na základě její degradace hydrolýzou. Je-li struktura makromolekuly rozvětvená, potom body ve kterých dochází k větvení se snadno hydrolyzují. Existuje několik desítek prací, které se problematikou hydrolýzy zaobírají. Jasně z nich vyplývá, že rychlost hydrolýzy závisí na struktuře polyfosfátu, velikosti makromolekuly, teplotě, hodnotě pH roztoku a na koncentraci sloučenin, které rozklad katalyzují. Katalyzátorem je mimo jiné již zmíněný hořčík a vápník.

Nejrozšířenější polyfosfát v našich prádelnách a prostředcích na praní je tripolyfosfát sodný. Pro tento typ bylo i v přítomnosti drtivé většiny tenzidů nalezeno pH = 9,8 jako nejstabilnější oblast. Při tomto pH se také optimálně projevuje změkčovací účinek, protože je komplex nejstabilnější. V případě změny pH a to jak do kyselé, tak alkalické oblasti dochází k rozpadu tripolyfosfátu. Ten může být výrazně urychlován nejenom teplotou, ale také přítomností vápníku a hořčíku jako katalyzátoru. Rychlost rozpadu samozřejmě ovlivňuje i výchozí koncentrace tripolyfosfátu. Obecně platí, že čím vyšší koncentrace, tím větší je rychlost rozpadu, kterou může navíc ovlivnit katalyzátor. Již tento jednoduchý rozbor ukazuje, že jsou minimálně tři parametry, jejichž nepatrná změna výrazně ovlivní lázeň na praní a tím i kvalitu vyprání. Je to tvrdost vody z důvodu obsahu katalyzátorů. Navážka tripolyfosfátu, která určí počáteční koncentraci a pH roztoku. Z uvedeného je zřejmé, že použití tripolyfosfátu jako změkčovače vyžaduje dokonalou znalost podmínek, za kterých se tato vlastnost může uplatnit a využít. Pokud tyto podmínky známé nejsou, může nastat mezní případ spočívající v rozpadu této substance a vzniku inkrustací vyloučením nerozpustných fosforečnanových sloučenin na vápenatém a hořečnatém základě. Určení optimálních podmínek je problém i v průmyslové prádelně velmi komplikovaný a obtížný. Je proto obcházen různým způsobem spočívajícím ve změkčení napajecí vody. Zvyšování dávek polyfosfátů, které jsou mediálně doporučované pro domácnosti, se v průmyslových podmínkách ukazuje jako problematické. Navíc koliduje s ekologickou politikou nejenom naší republiky, ale i EU.

Soli kyseliny křemičité

Další velmi častou složkou lázně na praní, kterou je možné nalézt v prádle, jsou soli kyseliny křemičité. V prostředcích na praní se používá metakřemičitanu sodného. V této látce se křemičitanový anion vyskytuje vždy v polymerní formě. Metakřemičitan sodný je ve vodě velmi dobře rozpustný a v lázni na praní obvykle plní roli alkalického elektrolytu. Příčinu vyloučení křemičitých sloučenin do prádla lze spatřovat v tom, že k uvolnění kyseliny křemičité z roztoků křemičitanů dochází již při nízkých koncentracích vodíkových iontů, protože kyselina křemičitá je velmi slabou kyselinou. Její elektrolytická disociace je zcela nepatrná a zvláště je-li v kondenzované, tedy polymerní formě, je také její rozpustnost mimořádně malá. K uvolnění kyseliny křemičité z roztoku polysilikátu sodného tak postačuje působení těch nejslabších kyselin. Uvolněná kyseliny křemičitá může však existovat v monomolekulární rozpustné formě. Podle podmínek dochází ke kondenzaci monomerů za vzniku nerozpustných polymerů. Rychlost růstu těchto polymerů je významně závislá na hodnotě pH roztoku a koncentraci křemičitých sloučenin. Je zajímavé, že se uvolněná kyselina křemičitá se vylučuje z roztoku tím ochotněji, čím nižší je koncentrace křemičitanu.

Z prádla se zbytky pracovní lázně odstraňují mácháním. V tomto stupni praní se pronikavě snižuje alkalita roztoku ale i koncentrace křemičitanu. Vyloučená kyselina křemičitá ulpívá nejenom na vnitřních stěnách praček, ale také na prádle. Vylučování kyseliny křemičité z pracovní lázně kontinuální pračky vlivem změny pH roztoku zachycuje obrázek číslo 4.

obrázek č.4

Obrázek č. 4

Z obrázku je zřejmé, že k vyloučení křemičitanů došlo nejvíce při pH = 7,9. Protože pH pracovních lázní je obvykle vyšší, musí se prádlo v průběhu máchání této hodnoty dotknout

Kyselina křemičitá je z chemického hlediska zajímavá také tím, že vytváří poměrně stabilní komplexní sloučeniny s organickými látkami nesoucí ve své molekule vicinální hydroxylové skupiny4. Tyto komplexy vznikají za vyšších teplot. Bavlna a nebo len mají společný polysacharidový základ, kterým je celulosa. Základním stavebním kamenem celulosy je monosacharid glukosa. Její molekula splňuje veškeré podmínky pro vznik komplexu s kyselinou křemičitou. Naznačený komplex vzniká při žehlení a nebo mandlování vlhkého bavlněného nebo lněného prádla kontaminovaného křemičitany. Je provázen vznikem žlutého až hnědočerného zabarvení prádla, žehličky a nábalu na válcích mandlu.

Barevné sloučeniny potom migrují mezi žehličkou a prádlem. Na obrázku číslo 5 je vidět, jak se barevná sloučenina z povrchu žehlícího stroje otiskla na dečku, kterou ušpinila.

obrázek č.5

Obrázek č. 5

Konečným důsledkem křemičitanové inkrustace je vážné poškození prádla zpravidla spočívající ve snížení pevnosti.

Kyselina křemičitá vyloučená v prádle vyniká obrovským povrchem a schopností adsorbovat na sebe různé pachy či barviva. Váže na sebe rovněž organické složky pracovní lázně. Je obvykle příčinou organické inkrustace prádla.

Uvedenou statí byly zhruba objasněny příčiny vzniku inkrustací. Dále byly ukázány rizikové faktory, které inkrustaci způsobují. Je proto na místě zamyslet se kterak v domácích podmínkách posoudit stav vlastního prádla. Nejjednodušší je začít u pračky. Prohlédnout vnitřní část jestli není pokryta šedavým povlakem. Jestliže je pračka čistá znamená to, že s vysokou pravděpodobností nebude zainkrustované ani prádlo. V opačném případě je nutné pračku vyčistit a prádlo deinkrustovat. Pračku nejsnáze vyčistíme vhodným deinkrustačním prostředkem, který je k dostání v každé lepší drogerii je to např. Don deinkrustátor. V nouzi postačí i ocet. Prázdná pračka se naství na vyvářku a na místo prášku na praní se přidá třeba 100 ml octa. Aby bylo možné se přesvědčit o účinku a správném dávkování, je dobré do pračky přidat acidobazický indikátor. V domácích podmínkách může jako indikátor posloužit třeba i šťáva z borůvkového kompotu. Proces deinkrustace musí probíhat v kyselé oblasti. V kyselém prostředí je borůvková šťáva červenofialová. V alkalickém prostředí přechází na modročernou. Podle zabarvení lázně se dávkuje deinkrustační prostředek. Může se stát, že barva zcela zmizí a roztok v prače se mléčně zakalí. V takovém případě je dobré proces ještě jednou opakovat. Je-li pračka opatřena filtrem je vhodné po čistící operaci filtr vyčistit.

Ve vyčištěné pračce se může otestovat prádlo. Postup je velmi jednoduchý. Do pračky se vloží čisté prádlo, program se nastaví na praní při 40°C bez předpírky. Místo prášku se použije deinkrustační prostředek a pračka se zapne. Po ukončení praní při vypouštění pračky se odebere vzorek vody. Při úspěšné deinkrustaci, je voda kyselá a nebo neutrální. V opačném případě je zásaditá. Barevný rozdíl v případě "borůvkového" indikátoru zachycuje obrázek číslo 6.

obrázek č.6

Obrázek č. 6

Naznačený postup deinkrustace prádla je procesem rovnovážným. Proto i dosažení kyselé povahy odpadní pracovní lázně neznamená, že je prádlo inkrustací zcela zbavené. Při použití prostředku Don deinkrustátor bylo z prádla odstraněno 20 - 30% původní inkrustace. V případě octa je míra odstranění inkrustace podstatně nižší. V obou případech záleží na chemické povaze samotných inkrustací. Prádlo je po deinkrustaci měkčí a barvy jsou výraznější. K deinkrustaci prádla jsou zcela nevhodné minerální kyseliny včetně fosforečné. Hrozí totiž zničení a nebo vážné poškození prádla.

Deinkrustací se odstraňuje důsledek negativního dopadu již zmíněných faktorů. Neřeší se však příčina, která spočívá ve vhodné náhradě fosfátů a silikátů v pracovních lázní na praní. Pokud se někdo s problematikou deinkrustace prádla seznámí, získá novou zkušenost, na základě které si udělá vlastní názor a ten bude přínosem nejen pro kvalitu vyprání a čistotu prádla, ale hlavně pro něho samého, protože utváření názoru a jeho praktická aplikace na základě osobních zkušeností je jedním z hybných momentů rozvoje každé osobnosti a následně tedy i společnosti.

Ing. Jan Kostkan

Literatura:

  1. E. Thila: Z. angew. Chem. 63, 508 (1951)
  2. E. Thila: Z. angew. Chem. 64, 510 (1952)
  3. E. Thila: Z. anorg. Chem. 272, 182 (1953)
  4. US pat. No 4139549

Doporučujeme