Химчистка

Чтобы узнать о британской группе, см. Химчистка (группа) . Чтобы узнать о фильме, см. Химчистка (фильм) .

Химчистка в Восточной Германии, 1975 год.

Химчистка – это любой процесс чистки одежды и текстиля с использованием растворителя, отличного от воды . Вместо этого одежду замачивают в безводном жидком растворителе (обычно неполярном , в отличие от воды, которая является полярным растворителем ). Тетрахлорэтилен (перхлорэтилен), известный в промышленности как «перхлорэтилен», является наиболее часто используемым растворителем, хотя альтернативные растворители, такие как 1-бромпропан , углеводороды и сверхкритический CO ₂ также используются .

Большинство натуральных волокон можно стирать в воде, но некоторые синтетические материалы (например, вискоза , лиоцелл , модал и купро ) плохо реагируют с водой, и их следует по возможности подвергать химической чистке.

История

Итальянская машина химчистки, использовавшаяся во Франции в 1960-е годы.

У древних греков и римлян были безводные методы чистки тканей, включавшие использование порошкообразных химикатов и впитывающей глины ( фуллеровой земли ). К 1700-м годам французы использовали растворители на основе скипидара для специальной очистки.

Современная химчистка на основе растворителей, возможно, возникла в 1821 году американским предпринимателем Томасом Л. Дженнингсом . Дженнингс называл свой метод «сухой чисткой».

Французский красильный мастер Жан Батист Жолли разработал собственный метод с использованием керосина и бензина . очистки тканей В 1845 году он открыл первую химчистку в Париже.

Проблемы воспламеняемости побудили Уильяма Джозефа Стоддарда, химчистку из Атланты , разработать в 1924 году растворитель Стоддарда (уайт-спирит) как немного менее огнеопасную альтернативу растворителям на основе бензина.

Использование легковоспламеняющихся нефтяных растворителей вызвало множество пожаров и взрывов, что привело к государственному регулированию деятельности химчисток.

Переход на хлорированные растворители

После Первой мировой войны химчистки начали использовать хлорсодержащие растворители. Эти растворители были гораздо менее огнеопасными, чем нефтяные растворители, и обладали улучшенной очищающей способностью. Первыми растворителями были четыреххлористый углерод и трихлорэтилен (ТХЭ), но постепенно их использование было прекращено по мере того, как становилось все более известно об их неблагоприятном воздействии на здоровье. TCE все еще иногда можно использовать для точечной очистки сложных пятен.

К середине 1930-х годов химчистка начала использовать тетрахлорэтилен в качестве растворителя (также называемый перхлорэтиленом или PCE). Он обладает превосходной очищающей способностью, негорюч и совместим с большинством видов одежды. Поскольку тетрахлорэтилен стабилен, его легко перерабатывать, но он остается стойким при попадании в окружающую среду.

Инфраструктура

С точки зрения клиента, химчистки — это либо «заводы», либо «магазины». Первый выполняет уборку на месте, в то время как магазин принимает одежду от покупателей, отправляет ее на крупную фабрику, а затем очищенную одежду возвращает в магазин для самовывоза покупателем. Последняя установка свела к минимуму риск возгорания или опасных испарений, образующихся в процессе очистки. В то время химчистка осуществлялась с использованием двух отдельных машин: одна для чистки, а вторая для удаления растворителя с одежды.

Машины той эпохи описывались как «вентилируемые»; их выхлопные газы выбрасывались в атмосферу, как и выхлопы многих современных сушильных машин. Это способствовало загрязнению окружающей среды, и большая часть растворителей, потенциально пригодных для повторного использования, была потеряна в атмосфере. Сегодня гораздо более строгий контроль за выбросами растворителей гарантирует, что все машины химической чистки в западном мире полностью закрыты, и пары растворителей не выбрасываются в атмосферу. В закрытых машинах растворитель, извлеченный в процессе сушки, восстанавливается и очищается путем перегонки , поэтому его можно повторно использовать для очистки дальнейших партий или безопасно утилизировать. Большинство современных закрытых машин также оснащены датчиком сушки с компьютерным управлением, который автоматически определяет, когда все обнаруживаемые следы PCE были удалены. Эта система гарантирует, что в конце цикла выделяется лишь небольшое количество паров PCE.

Механизм

Структура целлюлозы, основного компонента хлопка. Многие ОН- группы связывают воду, что приводит к набуханию ткани и образованию складок, которые сводятся к минимуму при обработке этих материалов тетрахлорэтиленом или другими растворителями для химической чистки.

С точки зрения механизма химчистка выборочно растворяет пятна на изделии. Растворители . неполярны и имеют тенденцию избирательно экстрагировать многие соединения, вызывающие 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 натуральных, поскольку растворитель не взаимодействует с какими-либо полярными группами внутри 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 исходной формы волокна. После стирки молекулы воды испаряются. Однако первоначальная форма волокон уже искажена, что обычно приводит к усадке. Неполярные растворители предотвращают это взаимодействие, защищая более деликатные ткани.

Использование эффективного растворителя в сочетании с механическим трением при галтовке эффективно удаляет пятна.

Процесс

Современная машина для химической чистки с сенсорным экраном и управлением SPS. Производитель: EazyClean, тип EC124. Фото сделано до установки.

Машина для химической чистки серии 3 с управлением ПЛК. Производитель: BÖWE Чистка текстиля; Германия.

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

Машина для химчистки похожа на комбинацию бытовой стиральной машины и сушилки для одежды. Одежда помещается в камеру стирки или экстракции (называемую «корзиной» или «барабаном»), которая составляет ядро ​​машины. Промывочная камера содержит перфорированный барабан с горизонтальной осью, который вращается внутри внешней оболочки. Корпус удерживает растворитель, а вращающийся барабан удерживает одежду. Емкость корзины составляет от 10 до 40 кг (от 22 до 88 фунтов).

Во время цикла стирки камера заполняется примерно на треть растворителем и начинает вращаться, перемешивая одежду. Температура растворителя поддерживается на уровне 30 °C (86 °F) или ниже, поскольку более высокая температура может повредить его. Во время цикла промывки растворитель в камере (широко известной как «клетка» или «ящик для снастей») проходит через фильтрующую камеру, а затем подается обратно в «клетку». Это называется циклом и продолжается на протяжении всей стирки. Затем растворитель удаляют и направляют в перегонную установку, состоящую из котла и конденсатора . Конденсированный растворитель подается в сепаратор, где оставшаяся вода отделяется от растворителя, а очищенный растворитель подается в резервуар для чистого растворителя. Идеальная скорость потока составляет примерно 8 литров растворителя на килограмм одежды в минуту (приблизительно один галлон на фунт одежды), в зависимости от размера машины.

Типичный цикл стирки длится 8–15 минут в зависимости от типа одежды и степени загрязнения. В течение первых трех минут растворимые в растворителях загрязнения растворяются в перхлорэтилене, а рыхлая нерастворимая грязь отделяется. После отделения рыхлой грязи требуется 10–12 минут, чтобы удалить с одежды въевшуюся нерастворимую грязь. Машины, использующие углеводородные растворители, требуют цикла мойки продолжительностью не менее 25 минут из-за гораздо более медленной скорости сольватации загрязнений, растворимых в растворителях. для сухой чистки Также может быть добавлено поверхностно-активное вещество «мыло».

В конце цикла стирки машина запускает цикл полоскания, в ходе которого загруженное белье ополаскивается свежеперегнанным растворителем, подаваемым из бака для растворителя. Это полоскание чистым растворителем предотвращает изменение цвета, вызванное попаданием частиц грязи обратно в одежду из «грязного» рабочего растворителя.

После цикла полоскания машина начинает процесс экстракции, в ходе которого растворитель восстанавливается для повторного использования. Современные машины восстанавливают примерно 99,99% используемого растворителя. Цикл экстракции начинается со слива растворителя из стиральной камеры и ускорения корзины до 350–450 об/мин , в результате чего большая часть растворителя высвобождается из ткани. До этого времени чистка производится при нормальной температуре, так как в процессе химической чистки растворитель никогда не нагревается. Когда растворитель больше не может быть отжат, машина запускает цикл сушки.

Во время цикла сушки одежда подвергается воздействию потока теплого воздуха (60–63 °C; 140–145 °F), который циркулирует по корзине, испаряя следы растворителя, оставшиеся после отжима. Температура воздуха контролируется, чтобы предотвратить тепловое повреждение одежды. Отработанный теплый воздух из машины затем проходит через холодильную установку, где пары растворителя конденсируются и возвращаются в резервуар для дистиллированного растворителя. В современных машинах химической чистки используется замкнутая система, в которой охлажденный воздух подогревается и рециркулируется. Это приводит к высокой степени восстановления растворителя и снижению загрязнения воздуха. На заре химической чистки большие количества перхлорэтилена выбрасывались в атмосферу, поскольку он считался дешевым и безвредным.

После завершения цикла сушки в ходе цикла дезодорации ( аэрации ) одежда охлаждается и удаляются дальнейшие следы растворителя путем циркуляции прохладного наружного воздуха над одеждой, а затем через фильтр улавливания паров, изготовленный из активированного угля и полимерных смол. После цикла аэрации одежда чистая и готова к глажке и отделке.

Обработка растворителем

Оборудование для обработки сольвентом (Германия)

Серия Firbimatic Saver. В этой машине вместо дистилляции используется фильтрация из активированной глины. Он использует гораздо меньше энергии, чем традиционные методы.

Рабочий растворитель из промывочной камеры проходит несколько ступеней фильтрации , прежде чем вернуться в промывочную камеру. Первым шагом является ловушка для пуговиц, которая предотвращает попадание мелких предметов, таких как ворс, застежки, пуговицы и монеты, в насос для растворителя.

тонкий слой фильтрационной корки Со временем на фильтре для ворса накапливается (называемой «навозом»). Навоз регулярно удаляется (обычно один раз в день), а затем обрабатывается для извлечения растворителя, попавшего в навоз. Во многих машинах используются « дисковые фильтры », которые удаляют грязь из фильтра под действием центробежной силы , одновременно промывая его растворителем.

После фильтра для ворса растворитель проходит через абсорбирующий картриджный фильтр. Этот фильтр, содержащий активированную глину и активированный уголь , удаляет из растворителя мелкие нерастворимые загрязнения и нелетучие остатки, а также красители. Наконец, растворитель проходит через полирующий фильтр, который удаляет любые ранее не удаленные загрязнения. Затем чистый растворитель возвращается в рабочий резервуар для растворителя.

«Остаток приготовленного порошка» — это название отходов, образующихся в результате варки или перегонки навоза. Он будет содержать остаточный растворитель, порошкообразный фильтрующий материал (диатомит), уголь, нелетучие остатки, ворс, красители, жир, грязь и воду. Отстой или твердый остаток из куба содержит остатки растворителя, воду, почвы, углерод и другие нелетучие остатки. Использованные фильтры являются еще одним видом отходов, как и сточные воды, которые также подлежат регулированию Агентством по охране окружающей среды США (US EPA) и местными властями.

небольшое количество моющего средства Для повышения очищающей способности к рабочему растворителю добавляют (0,5–1,5%), которое необходимо для его функциональности. Эти моющие средства эмульгируют гидрофобные загрязнения и предотвращают повторное отложение грязи на одежде. В зависимости от конструкции машины анионное или катионное используется моющее средство.

Совместимость с одеждой

Перед помещением в машину одежду следует тщательно проверить на наличие посторонних предметов. Такие предметы, как пластиковые ручки, могут раствориться в ванне с растворителем, повредив всю партию текстиля. Некоторые текстильные красители являются «рыхлыми» и теряют краску при погружении в растворитель.

Хрупкие предметы, такие как перьевые покрывала, коврики с кисточками или драпировки, можно защитить, поместив их в свободный сетчатый мешок . Плотность перхлорэтилена составляет около 1,62 г/см. ³ при комнатной температуре (на 62 % тяжелее воды), а огромный вес поглощенного растворителя может привести к разрушению ткани под действием обычных сил во время цикла отжима, если сетчатый мешок не обеспечивает механическую поддержку.

Не все пятна можно удалить с помощью химчистки. Некоторые из них необходимо обработать растворителями для пятен (иногда с помощью струи пара или замачивания в специальных жидкостях для удаления пятен) перед стиркой или химической чисткой одежды. Кроме того, одежде, которая долгое время хранилась в загрязненном состоянии, трудно вернуть первоначальный цвет и текстуру, поскольку со временем могут произойти необратимые химические реакции (например, окисление).

Символы ухода

Международным химической чистки GINETEX символом является круг. Внутри него может быть буква «P», обозначающая растворитель перхлорэтилена, или буква «F», обозначающая легковоспламеняющийся растворитель (немецкий язык: Feuergefährliches SchwerBenzin ). Полоса под кружком указывает на то, что рекомендуется использовать только мягкие методы очистки. Перечеркнутый пустой кружок означает, что вещь вообще не подлежит химической чистке.

• 
  Символ профессиональной уборки
• 
  Сухая чистка, только углеводородный растворитель (HCS).
• 
  Бережная очистка углеводородными растворителями.
• 
  Очень бережная очистка углеводородными растворителями.
• 
  Не подвергать химической чистке
• 
  сухая чистка, тетрахлорэтилен (PCE). Только
• 
  Бережная очистка с помощью PCE
• 
  Очень бережная очистка с помощью PCE.

Используемые растворители

Перхлорэтилен

Перхлорэтилен – основной растворитель, используемый в химической чистке.

Перхлорэтилен (PCE или «перц», тетрахлорэтилен) используется с 1930-х годов. PCE является наиболее распространенным растворителем, «стандартом» эффективности очистки. Это высокоэффективный чистящий растворитель, он термически стабилен, пригоден для вторичной переработки, имеет низкую токсичность и приятный запах. PCE перерабатывается путем перегонки при температуре кипения (121 °C).

Растворитель может вызвать растекание/потерю цвета, особенно при более высоких температурах. В некоторых случаях это может привести к повреждению специальной отделки, пуговиц и бусин на некоторых предметах одежды. Лучше подходит для пятен на масляной основе (на которые приходится около 10% пятен). чем более распространенные водорастворимые пятна (кофе, вино, кровь и т. д.).

Токсичность тетрахлорэтилена варьируется от «умеренной до низкой», и «сообщения о человеческих травмах редки, несмотря на его широкое использование в химической чистке и обезжиривании». Тетрахлорэтилен классифицируется Международным агентством по изучению рака (IARC) как «вероятно канцерогенный для человека» (группа 2А). Существует вероятность того, что он канцерогенен для человека в долгосрочной перспективе, но доказательства ограничены, поскольку большинство оцененных химчисток имели пристрастие к курению и употреблению алкоголя. Считается, что воздействие тетрахлорэтилена в обычной химчистке намного ниже уровня, необходимого для возникновения какого-либо риска.

По оценкам, по состоянию на 2012 год от 50% до 70% химчисток в США использовали PCE. . Доступны альтернативные растворители, но они могут потребовать серьезных изменений в оборудовании, процедурах и обучении операторов. Легковоспламеняющиеся растворители могут потребовать установки дорогостоящих систем пожаротушения .

Поскольку PCE долгое время был де-факто стандартным растворителем для химической чистки, существует значительный интерес к поиску растворителя-заменителя, который можно было бы использовать с минимальными изменениями в существующем оборудовании и процедурах.

Углеводороды с высокой вспышкой

Современная машина для химической чистки с использованием различных растворителей.

с высокой температурой вспышки Углеводороды , характеризующиеся температурой вспышки выше 60 °C (140 °F), считаются более безопасными, чем традиционные углеводородные растворители. Примеры включают Exxon-Mobil DF-2000 от или EcoSolv от Chevron Phillips и Pure Dry. Эти растворители на нефтяной основе менее агрессивны, но и менее эффективны, чем PCE. Хотя углеводороды горючи, риск возгорания или взрыва можно свести к минимуму при их правильном использовании; Также может потребоваться система пожаротушения. Углеводороды считаются загрязнителями летучих органических соединений (ЛОС). Углеводороды удерживают около 10-12% рынка.

Трихлорэтилен

Трихлорэтилен (ТХЭ) более агрессивен, чем ПХЭ, но сегодня используется очень редко. Обладая превосходными обезжиривающими свойствами, в прошлом его часто использовали для чистки промышленной спецодежды. По химическому составу он связан с тетрахлорэтиленом. классифицирует ТХЭ как канцерогенное для человека Агентство по охране окружающей среды США .

Сверхкритический CO ₂

Сверхкритический CO ₂ является альтернативой PCE; однако он хуже удаляет некоторые виды грязи. Дополнительные поверхностно-активные вещества повышают эффективность CO ₂ . Углекислый газ почти полностью нетоксичен (но удушья ). в высоких концентрациях представляет опасность

Процесс химической чистки CO ₂ включает загрузку герметичной камеры, загруженной одеждой, с помощью газообразного диоксида углерода из резервуара для хранения до давления примерно от 200 до 300 фунтов на квадратный дюйм (от 14 до 21 бар). Этот этап процесса инициируется в качестве меры предосторожности, чтобы избежать термического удара камеры очистки. Затем жидкий диоксид углерода закачивается в камеру очистки из отдельного резервуара для хранения с помощью насоса с гидравлическим или электрическим приводом (который предпочтительно имеет два поршня). Насос увеличивает давление жидкого диоксида углерода примерно до 900–1500 фунтов на квадратный дюйм (от 62 до 103 бар). Отдельный переохладитель снижает температуру углекислого газа на 2–3 °C (от 3,6 до 5,4 °F) ниже точки кипения, чтобы предотвратить кавитацию , которая может привести к преждевременному выходу из строя насоса.

Consumer Reports оценил сверхкритический CO ₂ как превосходящий традиционные методы, но Институт химчистки и прачечной в отчете за 2007 год прокомментировал его «довольно низкую очищающую способность». Сверхкритический CO ₂ в целом является мягким растворителем, что снижает его способность агрессивно воздействовать на пятна.

Одним из недостатков сверхкритического CO ₂ является его электропроводность низкая . Как упоминалось в разделе «Механизмы», при химической чистке для удаления пятен используются как химические, так и механические свойства. Когда растворитель взаимодействует с поверхностью ткани, грязь выбивается из-под трения. В то же время трение также создает электрический заряд. Ткани — очень плохие проводники, но обычно накопленное статическое электричество рассеивается через растворитель. Этот разряд не происходит в жидком углекислом газе, а накопление электрического заряда на поверхности ткани притягивает грязь обратно на поверхность, снижая эффективность очистки.

Чтобы компенсировать плохую растворимость и проводимость сверхкритического диоксида углерода, исследования были сосредоточены на добавках. Что касается повышенной растворимости, 2-пропанол показал повышенный очищающий эффект для жидкого диоксида углерода, поскольку он увеличивает способность растворителя растворять полярные соединения.

Машины для использования сверхкритического CO ₂ стоят дорого – на 90 000 долларов дороже, чем машины PCE, что затрудняет их доступность для малого бизнеса. Некоторые чистящие средства, использующие эти машины, оставляют на месте традиционные машины для более сильно загрязненных тканей, но другие считают, что ферменты растительного происхождения столь же эффективны и более экологически устойчивы.

Другие растворители: нишевые, развивающиеся и т. д.

На протяжении десятилетий предпринимались попытки заменить PCE. Эти альтернативы пока не оказались популярными:

• Эфиры гликоля (также называемые «эфирами пропиленгликоля») представляют собой класс органических растворителей, которые были представлены в 1990-х годах в качестве альтернативы PCE. Эти смеси растворителей огнеопасны, но по пожароопасности считаются сравнимыми с углеводородами с высокой вспышкой. Они не считаются канцерогенными, имеют относительно мягкую стойкость и воздействие на окружающую среду.
• Декаметилциклопентасилоксан («силоксан» или «жидкий силикон», торговая марка Siloxane D5), Первоначально был популяризирован компанией GreenEarth Cleaning. Это дороже, чем PCE. Он продается как экологически чистый продукт, который быстро разлагается в окружающей среде, но находится под контролем в Европейском Союзе из-за его стойких, биоаккумулятивных и токсичных свойств.
• Дибутоксиметан (дибутилацеталь формальдегида, также называемый «бутилалем», широко называемый «ацеталем» и имеющий торговую марку SolvonK4) представляет собой биполярный растворитель, который удаляет пятна на водной и масляной основе. Поскольку растворитель является относительно новым в чистящих средствах, конкретных исследований его воздействия на здоровье и окружающую среду проводилось относительно мало.
• 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 сообщалось о рисках, связанных с nPB, таких как онемение нервов. Экологически он одобрен Агентством по охране окружающей среды США. Это один из самых дорогих растворителей, но его преимущества заключаются в более быстрой очистке, более низких температурах и быстром времени высыхания. В 2016 году штат Массачусетс внес растворитель в список «веществ повышенной опасности» из-за растущей обеспокоенности по поводу его воздействия на здоровье и окружающую среду.

Исторический

• Растворитель Стоддарда 38 ° C (100 ° F). - легковоспламеняющийся и взрывоопасный, с относительно низкой температурой вспышки
• Четыреххлористый углерод (CCl ₄ ) когда-то широко использовался в химической чистке в качестве первого хлорированного растворителя, но от его использования отказались после того, как была обнаружена его высокая гепатотоксичность .
• 1,1,1-Трихлорэтан также использовался в химической чистке, пока его использование не было запрещено из-за его вредного воздействия на озоновый слой.
• CFC-113 (Фреон-113), CFC , теперь запрещен как вредный для озона . продавала CFC-113 как «растворитель будущего» под названием Arklone В 1970-х годах компания Imperial Chemical Industries .

См. также

• Реставрация ткани
• Список тем по стирке
• Влажная уборка

Внешние ссылки

• Сводка опасностей предоставлена ​​Агентством по охране окружающей среды США.
• Тема NIOSH по технике безопасности и охране труда: химчистка
• Альтернативы перхлорэтилену, используемые в профессиональном уходе за одеждой , Массачусетский институт снижения использования токсических веществ