Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
О французской пленке см. Химчистка (пленка) .
Для британской группы см. Химчистка (группа) .

Химическая чистка - это любой процесс очистки одежды и текстиля с использованием растворителя, отличного от воды . Современный процесс химической чистки был разработан и запатентован Томасом Л. Дженнингсом . [1]

В химчистке по-прежнему используется жидкость, но одежду вместо этого замачивают в безводном жидком растворителе, тетрахлорэтилене (перхлорэтилене), известном в промышленности как «перхлорэтилен», который является наиболее широко используемым растворителем. Альтернативными растворителями являются 1-бромпропан и уайт-спирит. [2]

Большинство натуральных волокон можно мыть в воде, но некоторые синтетические материалы (например, вискоза , лиоцелл , модал и купро ) плохо реагируют с водой и должны подвергаться химической чистке. [3]

История [ править ]

Томас Л. Дженнингс является изобретателем и первым запатентовал коммерческий процесс химической чистки, известный как «сухая чистка», 3 марта 1821 г. (номер патента: US 3,306X). [4] Он был первым афроамериканцем, получившим патент любого рода, хотя были попытки помешать ему; оппоненты утверждали, что характер процесса был опасным.

Одним из первых, кто начал коммерческую «сухую стирку» с использованием скипидара, был Джолли Белин из Парижа в 1825 году. [5] Современные химические чистящие средства используют растворители на неводной основе для удаления грязи и пятен с одежды, о которых сообщалось еще в 1855 году. Растворители на нефтяной основе были признаны французским оператором красильных заводов Жаном Батистом Жолли , который предложил новую услугу, получившую название nettoyage à sec, т.е. химчистку. [6] [7] Проблемы воспламеняемости привели к тому, что Уильям Джозеф Стоддард , химчистка из Атланты , разработал растворитель Стоддарда (уайт-спирит) как немного менеелегковоспламеняющаяся альтернатива растворителям на основе бензина. Использование легковоспламеняющихся нефтяных растворителей вызвало множество пожаров и взрывов, что привело к правительственному регулированию химчисток. После Первой мировой войны химчистки начали использовать хлорированные растворители. Эти растворители были гораздо менее воспламеняемыми, чем нефтяные растворители, и обладали улучшенной очищающей способностью. [ необходима цитата ]

Переход на тетрахлорэтилен [ править ]

К середине 1930-х годов промышленность химической чистки приняла тетрахлорэтилен (перхлорэтилен), или сокращенно PCE, в качестве растворителя. Он обладает отличной чистящей способностью, негорючий и совместим с большинством предметов одежды. Поскольку тетрахлорэтилен стабилен, его легко перерабатывать. [2]

Инфраструктура [ править ]

С точки зрения клиента, химчистка - это либо заводы, либо дропшиппинг . [8] завод делает на месте очистки. [8] Магазин по продаже одежды получает одежду от покупателей, отправляет ее на крупный завод, а затем вычищенную одежду возвращает в магазин для забора покупателем. [8] Срок выполнения заказов у ​​дроп-цеха больше, чем у местного завода. [8] Однако управление заводом требует от владельца бизнеса больше работы. [8] С 2010 года на некоторых рынках веб-приложения использовались для планирования недорогой доставки на дом для химчистки. [8]

Этот цикл сводил к минимуму риск возгорания или опасных паров, создаваемых процессом очистки. В то время химическая чистка проводилась на двух разных машинах: одна для процесса чистки, а вторая для удаления растворителя с одежды.

Машины этой эпохи описывались как вентилируемые ; их выхлопные газы были выброшены в атмосферу, как и выхлопные газы многих современных сушильных машин. Это не только внесло вклад в загрязнение окружающей среды, но и в атмосферу было потеряно много потенциально многоразового ПХЭ. Более строгий контроль за выбросами растворителей обеспечил, что все машины для химической чистки в западном мире теперь полностью закрыты, и пары растворителей не выбрасываются в атмосферу. [ необходима цитата ]В закрытых машинах растворитель, регенерированный в процессе сушки, возвращается в конденсированном и дистиллированном виде, поэтому его можно повторно использовать для очистки других загрузок или безопасно утилизировать. Большинство современных закрытых машин также имеют управляемый компьютером датчик сушки, который автоматически определяет, когда все обнаруживаемые следы PCE удалены. Эта система гарантирует, что только небольшое количество паров PCE будет выпущено в конце цикла.

Механизм [ править ]

Состав целлюлозы, основной составляющей хлопка. Многие группы ОН связывают воду, что приводит к набуханию ткани и образованию складок, которые сводятся к минимуму при обработке этих материалов тетрахлорэтиленом и другими растворителями для химической чистки.

С точки зрения механизма, химчистка избирательно растворяет пятна на изделии. В растворителях не являются полярными и , как правило, выборочно экстракт соединений, вызывающего пятна. В противном случае эти пятна растворялись бы только в водных смесях моющих средств при высоких температурах, потенциально повреждая деликатные ткани.

Неполярные растворители также хороши для некоторых тканей, особенно для натуральных тканей, поскольку растворитель не взаимодействует с какими-либо полярными группами в ткани. Вода связывается с этими полярными группами, что приводит к набуханию и растяжению белков внутри волокон во время стирки. Кроме того, связывание молекул воды препятствует слабому притяжению внутри волокна, что приводит к потере первоначальной формы волокна. После стирки молекулы воды высохнут. Однако первоначальная форма волокон уже была искажена, что обычно приводит к усадке. Неполярные растворители предотвращают это взаимодействие, защищая более деликатные ткани.

Использование эффективного растворителя в сочетании с механическим трением от галтовки эффективно удаляет пятна.

Процесс [ править ]

Современная химчистка с сенсорным экраном и управлением SPS, производитель EazyClean, тип EC124, фотография сделана до установки.
Серия 3 Химчистка с ПЛК-управлением, производитель, BÖWE Textile Cleaning Германия

Машина химчистки похожа на комбинацию домашней стиральной машины и сушилки для одежды. Одежда помещается в камеру для стирки или извлечения (называемую «корзиной» или «барабаном»), которая составляет ядро ​​машины. В моечной камере находится горизонтальный перфорированный барабан, который вращается внутри внешней оболочки. Оболочка удерживает растворитель, а вращающийся барабан удерживает белье. Вместимость корзины составляет от 10 до 40 кг (от 22 до 88 фунтов). [ необходима цитата ]

Во время цикла стирки камера наполняется примерно на треть растворителем и начинает вращаться, взбалтывая одежду. Температура растворителя поддерживается на уровне 30 градусов по Цельсию (86 градусов по Фаренгейту), так как более высокая температура может повредить его. Во время цикла промывки растворитель в камере (обычно называемой «клеткой» или «ящиком для снастей») проходит через фильтрующую камеру и затем возвращается в «клетку». Это называется циклом и продолжается в течение всего времени стирки. Затем растворитель удаляется и отправляется в дистилляционную установку, состоящую из бойлера и конденсатора.. Сконденсированный растворитель подается в блок сепаратора, где любая оставшаяся вода отделяется от растворителя, а затем подается в резервуар «чистого растворителя». Идеальная скорость потока составляет примерно 8 литров растворителя на килограмм одежды в минуту, в зависимости от размера машины.

Одежда также проверяется на наличие посторонних предметов. Такие предметы, как пластиковые ручки, могут растворяться в ванне с растворителем, повреждая ткани. Некоторые текстильные красители «рыхлые» и теряют краску при погружении в растворитель. Хрупкие предметы, такие как покрывала с перьями, коврики с кисточками или занавески, могут быть помещены в свободный сетчатый мешок. Плотность перхлорэтилена составляет около 1,7 г / см 3 при комнатной температуре (70% тяжелее воды), и чистой массе поглощенного растворителя может вызвать текстильной сбой при нормальной силе во время цикла экстракции , если сетка мешок не обеспечивает механическую опору.

Не все пятна можно удалить с помощью химчистки. Некоторые из них необходимо обработать растворителями пятен - иногда струей пара или замачиванием в специальных жидкостях для удаления пятен - перед стиркой или химической чисткой. Кроме того, вещам, которые долго хранились в загрязненном состоянии, трудно вернуть их первоначальный цвет и текстуру.

Обычный цикл стирки длится 8–15 минут в зависимости от типа одежды и степени загрязнения. В течение первых трех минут почвы, растворимые в растворителе, растворяются в перхлорэтилене, и рыхлая нерастворимая грязь отрывается. После того, как рыхлая почва отошла, потребуется 10–12 минут, чтобы удалить притертую нерастворимую грязь с одежды. Для машин, использующих углеводородные растворители, требуется цикл стирки продолжительностью не менее 25 минут из-за гораздо более низкой скорости сольватации загрязнений, растворимых в растворителе. Также может быть добавлено поверхностно-активное мыло для химической чистки .

В конце цикла стирки машина запускает цикл полоскания, при котором белье ополаскивается свежедистиллированным растворителем, выдаваемым из бака для растворителя. Ополаскивание чистым растворителем предотвращает обесцвечивание, вызванное попаданием частиц грязи обратно на поверхность одежды из-за «грязного» рабочего растворителя.

После цикла ополаскивания машина начинает процесс экстракции, который восстанавливает растворитель для повторного использования. Современные машины восстанавливают примерно 99,99% использованного растворителя. Цикл экстракции начинается с слива растворителя из стиральной камеры и ускорения корзины до 350–450  об / мин , в результате чего большая часть растворителя вылетает из ткани. До этого времени чистка выполняется при нормальной температуре, так как в процессе сухой чистки растворитель никогда не нагревается. Когда растворитель больше не выходит, машина запускает цикл сушки.

Во время цикла сушки белье переворачивается в потоке теплого воздуха (60–63 ° C / 140–145 ° F), который циркулирует через корзину, испаряя следы растворителя, оставшиеся после цикла отжима. Температура воздуха контролируется, чтобы предотвратить повреждение одежды из-за перегрева. Отработанный теплый воздух из машины затем проходит через чиллер, где пары растворителя конденсируются и возвращаются в резервуар для дистиллированного растворителя. Современные машины для химической чистки используют замкнутую систему, в которой охлажденный воздух повторно нагревается и рециркулируется. Это приводит к высокой степени восстановления растворителя и снижению загрязнения воздуха. На заре химической чистки большие количества перхлорэтилена выбрасывались в атмосферу, потому что он считался дешевым и безвредным.

Многие химчистки помещают чистую одежду в тонкие прозрачные пластиковые пакеты для одежды.

После завершения цикла сушки цикл дезодорации ( аэрации ) охлаждает одежду и удаляет дальнейшие следы растворителя путем циркуляции холодного наружного воздуха по одежде, а затем через фильтр для улавливания паров, сделанный из активированного угля и полимерных смол. После цикла аэрации одежда чистая и готова к глажке и отделке.

Обработка растворителем [ править ]

Серия Firbimatic Saver. Эта машина использует фильтрацию активированной глины вместо дистилляции. Он потребляет гораздо меньше энергии, чем обычные методы.

Рабочий растворитель из промывочной камеры проходит несколько этапов фильтрации, прежде чем вернуться в промывочную камеру. Первый шаг - это ловушка для пуговиц, которая предотвращает попадание мелких предметов, таких как ворс, застежки, пуговицы и монеты в насос для растворителя.

Со временем на фильтре для ворса накапливается тонкий слой фильтрационной корки (называемый «гадостью»). Грязь регулярно удаляется (обычно один раз в день), а затем обрабатывается для восстановления растворителя, застрявшего в навозе. Во многих машинах используются «вращающиеся дисковые фильтры », которые удаляют грязь из фильтра за счет центробежной силы, пока он снова промывается растворителем.

После фильтра для ворса растворитель проходит через абсорбционный картриджный фильтр. Этот фильтр, содержащий активированные глины и древесный уголь, удаляет мелкие нерастворимые загрязнения и нелетучие остатки, а также красители из растворителя. Наконец, растворитель проходит через полировальный фильтр, который удаляет все ранее не удаленные загрязнения. Затем чистый растворитель возвращается в рабочий бак для растворителя. Остатки вареного порошка - это отходы, образующиеся при варке или дистилляции навоза. Он будет содержать растворитель, порошкообразный фильтрующий материал (диатомит), углерод, нелетучие остатки, пух, красители, жир, загрязнения и воду. Отходы или твердые остатки из перегонного куба содержат растворитель, воду, почвы, углерод и другие нелетучие остатки. Использованные фильтры - это еще одна форма отходов, как и сточные воды.

Для повышения чистящей способности в рабочий растворитель добавляют небольшое количество моющего средства (0,5–1,5%), которое необходимо для его функциональности. Эти моющие средства эмульгируют гидрофобные загрязнения и предотвращают повторное осаждение загрязнений на одежде. В зависимости от конструкции машины используется анионное или катионное моющее средство.

Символы [ править ]

Международный GINETEX символ белья для сухой уборки представляет собой круг. Внутри него может быть буква P для обозначения перхлорэтиленового растворителя или буква F для обозначения легковоспламеняющегося растворителя (Feuergefährliches Schwerbenzin). Полоса под кружком указывает на то, что рекомендуются только мягкие процессы очистки. Зачеркнутый пустой кружок означает, что химчистка запрещена. [9]

  • Символ профессиональной очистки

  • Сухая чистка, только углеводородный растворитель (HCS)

  • Бережная очистка углеводородными растворителями

  • Очень бережная очистка углеводородными растворителями

  • Только сухая чистка, тетрахлорэтилен (PCE)

  • Бережная очистка с помощью PCE

  • Очень бережная очистка с помощью PCE

  • Не подвергать химической чистке

Тетрахлорэтилен - основной растворитель, используемый в химической чистке.

Используемые растворители [ править ]

Перхлорэтилен [ править ]

Перхлорэтилен (PCE или тетрахлорэтилен) используется с 1930-х годов. PCE является наиболее распространенным растворителем, «стандартом» для очистки. Это очень эффективный очищающий растворитель. Он термически стабилен, пригоден для вторичной переработки и имеет низкую токсичность. Однако это может вызвать потемнение / потерю цвета, особенно при более высоких температурах. В некоторых случаях это может повредить специальную окантовку, пуговицы и бусины на некоторых предметах одежды. Он лучше удаляет пятна на масляной основе (на которые приходится около 10% пятен), чем более распространенные водорастворимые пятна (кофе, вино, кровь и т. Д.). Токсичность тетрахлорэтилена «от умеренной до низкой» и «Сообщения о человеческих травмах редки, несмотря на его широкое использование в химической чистке и обезжиривании». [10]

Углеводороды [ править ]

Углеводороды представлены такими продуктами, как Exxon-Mobil DF-2000 или Chevron Phillips EcoSolv и Pure Dry. Эти растворители на нефтяной основе менее агрессивны, но и менее эффективны, чем PCE. Несмотря на то, что он горючий, риск возгорания или взрыва можно свести к минимуму при правильном использовании. Однако углеводороды являются загрязнителями. Углеводороды удерживают около 10-12% рынка.

Современная химчистка для работы с различными растворителями.

Трихлорэтилен [ править ]

Трихлорэтилен более агрессивен, чем PCE, но используется очень редко. Обладая превосходными обезжиривающими свойствами, в прошлом он часто использовался для промышленной чистки спецодежды / спецодежды. Агентство по охране окружающей среды США классифицирует ТВК как канцерогенные для человека . [11]

Сверхкритический CO 2 [ править ]

Сверхкритический CO 2 - альтернатива PCE; тем не менее, он хуже удаляет некоторые виды грязи. [12] Добавочные поверхностно-активные вещества улучшают эффективность CO 2. [13] Двуокись углерода почти полностью нетоксична. Потенциал парниковых газов также ниже, чем у многих органических растворителей.

Процесс сухой чистки включает в себя загрузку герметичной камеры, в которую загружена одежда, с использованием газообразного углекислого газа из емкости для хранения до приблизительно 200-300 фунтов на квадратный дюйм. Этот этап процесса инициируется в качестве меры предосторожности, чтобы избежать теплового удара в камере очистки. Затем жидкий диоксид углерода закачивается в камеру очистки из отдельной емкости для хранения с помощью насоса с гидравлическим или электрическим приводом (который предпочтительно имеет двойные поршни). Насос увеличивает давление жидкой двуокиси углерода примерно до 900-1500 фунтов на квадратный дюйм. Отдельный переохладитель снижает температуру диоксида углерода на 2–3 градуса Кельвина ниже точки кипения, чтобы предотвратить кавитацию, которая может привести к преждевременной поломке насоса. [14]

Consumer Reports оценил сверхкритический CO 2 выше, чем обычные методы, но Институт химчистки и прачечной прокомментировал его «довольно низкую очищающую способность» в отчете 2007 года. [15] Сверхкритический CO 2 - это в целом мягкий растворитель, который снижает его способность агрессивно воздействовать на пятна.

Один дефицит сверхкритического CO 2в том, что его электропроводность низкая. Как упоминалось в разделе «Механизмы», химическая чистка использует как химические, так и механические свойства для удаления пятен. Когда растворитель взаимодействует с поверхностью ткани, трение перемещает грязь. В то же время трение создает электрический заряд. Ткани - очень плохие проводники, поэтому обычно эти наросты выводятся через растворитель. Этот разряд не происходит в жидком диоксиде углерода, и накопление электрического заряда на поверхности ткани притягивает грязь обратно на поверхность, что снижает ее эффективность очистки. Чтобы компенсировать плохую растворимость и проводимость сверхкритического диоксида углерода, исследования были сосредоточены на добавках. Для повышенной растворимости2-пропанол показал повышенный очищающий эффект для жидкой двуокиси углерода, поскольку он увеличивает способность растворителя растворять полярные соединения.[16]

Оборудование для использования сверхкритического CO 2 стоит дорого - на 90 000 долларов больше, чем установка PCE, что затрудняет доступность для малых предприятий. Некоторые чистящие средства с этими машинами оставляют традиционные машины на месте для более сильно загрязненных тканей, но другие считают, что растительные ферменты столь же эффективны и более экологически безопасны.

Другие растворители: нишевые, развивающиеся и т. Д. [ Править ]

На протяжении десятилетий предпринимались попытки заменить PCE. Эти альтернативы пока не доказали свою экономичность:

  • Растворитель Стоддарда - легковоспламеняющийся и взрывоопасный, температура вспышки 100 ° F / 38 ° C
  • CFC-113 (фреон-113), CFC . Теперь запрещен как озонобезопасный.
  • Декаметилциклопентасилоксан («жидкий силикон»), сокращенно D5. Его популяризировала компания GreenEarth Cleaning. [17] Это дороже, чем PCE. В окружающей среде он разлагается в течение нескольких дней.
  • Дибутоксиметан (SolvonK4) - биполярный растворитель, удаляющий пятна на водной и масляной основе. [18]
  • Бромированные растворители ( н-пропилбромид , Fabrisolv, DrySolv) представляют собой растворители с более высокими значениями KB, чем PCE. Это позволяет ускорить очистку, но при неправильном использовании может повредить некоторые синтетические бусины и блестки. С точки зрения здоровья сообщается о рисках, связанных с НПВ, таких как онемение нервов. [19] Считается, что воздействие растворителей в обычной химчистке намного ниже уровней, необходимых для возникновения любого риска. [20] С экологической точки зрения он одобрен Агентством по охране окружающей среды США. Это один из более дорогих растворителей, но он обеспечивает более быструю очистку, более низкие температуры и быстрое высыхание.

См. Также [ править ]

  • Реставрация ткани
  • Список тем прачечной
  • Влажная уборка

Ссылки [ править ]

  1. ^ «Томас Дженнингс» . Национальный зал славы изобретателей . Проверено 4 декабря 2019 года .
  2. ^ a b Дэвид К. Тирселл «Химчистка» в Энциклопедии промышленной химии Ульмана, Wiley-VCH, Weinheim, 2000. doi : 10.1002 / 14356007.a09_049
  3. ↑ Хантер, Дженнифер (22 мая 2019 г.). «Химчистка шерстяных свитеров? Не беспокойтесь» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 30 мая 2019 .
  4. ^ «Патент США: 3,306X» . Справочник американских патентов на инструмент и оборудование . Проверено 4 декабря 2019 года .
  5. ^ Hasenclever, Каспар D (2001). «Химчистка - обработка текстиля растворителем» . В Wypych, Георгий (ред.). Справочник по растворителям . Издательство ChemTec. п. 883. ISBN. 9781895198249.
  6. ^ «Как работает химчистка» . Science.howstuffworks.com . Проверено 30 марта 2006 .
  7. ^ «Как начать бизнес прачечной / химчистки в Нигерии» . Jalingo.co . Проверено 4 января 2018 .
  8. ^ a b c d e f Ли, Санни (1 октября 2019 г.). «Неопределенное будущее химчистки по соседству» . Наброски . Проверено 11 октября 2019 .
  9. ^ "Профессиональные символы ухода за текстилем" . GINETEX - Швейцарская ассоциация по маркировке текстиля. Архивировано из оригинала на 2013-05-28 . Проверено 18 июля 2013 .
  10. ^ Э.-Л. Дреер; Т.Р. Торкельсон; KK Beutel (2011). «Хлорэтаны и хлорэтилены». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. DOI : 10.1002 / 14356007.o06_o01 . ISBN 978-3527306732.
  11. ^ EPA публикует окончательную оценку состояния здоровья ТВК [1], сентябрь 2011 г. Проверено 28 сентября 2011 г.
  12. ^ "Химчистка с CO2 выигрывает награду [Science] Resource" . Resource.wur.nl. 2010-10-12. Архивировано из оригинала на 2012-03-12 . Проверено 14 марта 2013 .
  13. ^ "Как мы можем использовать углекислый газ в качестве растворителя?" . Современные темы школьной науки . Проверено 29 августа 2016 .
  14. ^ «Жидкий / сверхкритический диоксид углерода / система сухой очистки» . 1993-12-06 . Проверено 2 января 2021 .
  15. ^ Институт химчистки и прачечной. «Белая книга DLI: ключевая информация об отраслевых растворителях». Western Cleaner & Launderer , август 2007 г.
  16. ^ [2] , Townsend, Carl W .; Сидни Чао и Эдна М. Пурр, «Система очистки жидким углекислым газом, использующая жидкость, рассеивающую статическое электричество» 
  17. ^ Тарантола, Эндрю. «Есть лучший способ химчистить вашу одежду» . Gizmodo . Проверено 29 августа 2016 .
  18. ^ Себальос, Диана М .; Уиттакер, Стивен Дж .; Ли, Ын Гён; Робертс, Дженнифер; Штрайхер, Роберт; Нуриан, Фариба; Гонг, Вэй; Бродуотер, Кендра (2016). «Профессиональное воздействие новых растворителей для химической чистки: углеводороды с высокой температурой воспламенения и бутилаль» . Журнал гигиены труда и окружающей среды . 13 (10): 759–769. DOI : 10.1080 / 15459624.2016.1177648 . PMC 5511734 . PMID 27105306 .  CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
  19. ^ "ОЦЕНКА ОПАСНОСТИ 1-Бромопропан" Архивировано 06.11.2013 на Wayback Machine в июле 2003 г.Проверено22 января 2014 г.
  20. ^ Azimi Pirsaraei, SR; Хаванин, А; Асилиан, Х; Сулейманян, А (2009). «Профессиональное воздействие перхлорэтилена в химчистках в Тегеране, Иран» . Промышленное здоровье . 47 (2): 155–9. DOI : 10.2486 / indhealth.47.155 . PMID 19367044 . 

Внешние ссылки [ править ]

  • Сводка опасностей предоставлена Агентством по охране окружающей среды США .
  • Тема безопасности и здоровья NIOSH: Химическая чистка