Czyszczenie na sucho (pralnia chemiczna) — definicja i zastosowania

Starożytni Rzymianie używali substancji chemicznej zwanej amoniakiem (pochodzącej z moczu) i ziemi fulerskiej (gliny, która może wchłonąć tłuszcz i olej) do czyszczenia wełnianych tog. Pralnie Fullonicae były bardzo znane, przynajmniej jedna w każdym znaczącym mieście, a często były największym pracodawcą w dzielnicy. Pralnie te pobierały mocz od zwierząt hodowlanych lub ze specjalnych garnków ustawionych przy publicznych toaletach. Robotnicy zarabiali tak dużo pieniędzy, że gildie farbiarzy (grupa zajmująca się wyłącznie jednym zajęciem, w tym przypadku wytwarzaniem ziemi farbiarskiej, tej specjalnej gliny) były ważną siłą polityczną. Ponadto rząd opodatkował zbieranie moczu i wysyłał ludzi do więzienia za zmoczenie spodni.

Nowoczesne pranie chemiczne wykorzystuje rozpuszczalniki, które nie używają wody do usuwania brudu i plam z odzieży. Jean Baptiste Jolly odkrył, że rozpuszczalniki na bazie ropy naftowej (substancje chemiczne na bazie paliwa, takie jak benzyna lub nafta) mogą być używane do prania chemicznego w połowie XIX wieku. Jolly był właścicielem francuskiej farbiarni. Zauważył on, że jego obrus stał się czystszy po tym, jak jego służąca rozlała na niego naftę. Z tego powodu opracował usługę czyszczenia ubrań ludzi w ten sposób, która stała się znana jako "nettoyage à sec", czyli "pranie chemiczne".

Pierwsze pralnie chemiczne stosowały rozpuszczalniki na bazie ropy naftowej, takie jak benzyna i nafta. Obawy związane z pożarem skłoniły Williama Josepha Stoddarda, właściciela pralni chemicznej w Atlancie, do opracowania rozpuszczalnika Stoddarda jako nieco mniej łatwopalnej alternatywy dla rozpuszczalników na bazie benzyny. Rząd zaczął kontrolować pralnie chemiczne, ponieważ wysoce łatwopalne rozpuszczalniki naftowe powodowały wiele pożarów i eksplozji.

Po I wojnie światowej pralnie chemiczne zaczęły stosować rozpuszczalniki chlorowe. Rozpuszczalniki te były znacznie mniej łatwopalne niż rozpuszczalniki naftowe i miały większą moc czyszczenia. W połowie lat 30. przemysł pralni chemicznych przyjął tetrachloroetylen (perchloroetylen), powszechnie nazywany "perc", jako najlepszy rozpuszczalnik. Ma on doskonałe właściwości czyszczące, jest stabilny, niepalny i łagodny dla większości ubrań. Jednak perk był również pierwszą substancją chemiczną, która została sklasyfikowana jako rakotwórcza (substancja chemiczna, która może powodować raka) przez Consumer Product Safety Commission (klasyfikacja ta została później wycofana). W 1993 r. Kalifornijska Rada Zasobów Powietrza przyjęła przepisy mające na celu ograniczenie emisji nadtlenku węgla z pralni chemicznych. Przemysł pralni chemicznych jest w trakcie zastępowania nadtlenku węgla innymi chemikaliami i/lub metodami.

Tradycyjnie, właściwy proces czyszczenia był przeprowadzany w scentralizowanych "fabrykach"; drogie sklepy z odzieżą otrzymywały ubrania od klientów, wysyłały je do fabryki, a następnie zwracały je do sklepu, gdzie klient mógł je odebrać. Wynikało to głównie z ryzyka pożaru lub niebezpiecznych oparów powstających w procesie czyszczenia. W tym czasie pranie chemiczne odbywało się w dwóch różnych maszynach - jednej do samego procesu czyszczenia, a drugiej do suszenia odzieży.

Maszyny z tej epoki były nazywane wentylowanymi; ich opary i spaliny z suszenia były wysyłane w powietrze, w taki sam sposób jak spaliny z nowoczesnych suszarek bębnowych. Powodowało to dodatkowe zanieczyszczenie środowiska. Również wiele potencjalnie nadającego się do ponownego użycia nadtlenku wodoru było tracone na rzecz atmosfery. Znacznie bardziej rygorystyczne kontrole emisji rozpuszczalników sprawiły, że obecnie wszystkie maszyny do czyszczenia na sucho w zachodnim świecie są całkowicie obudowane. Opary rozpuszczalników nie są odprowadzane do atmosfery. W zamkniętych maszynach rozpuszczalnik odzyskany podczas procesu suszenia jest ponownie skraplany i destylowany. Dzięki temu może być ponownie użyty do czyszczenia kolejnych ładunków lub bezpiecznie wyrzucony. Większość nowoczesnych maszyn z obudową zawiera również sterowany komputerowo czujnik suszenia, który automatycznie wyczuwa, kiedy większość śladów nadtlenku została usunięta z ładunku podczas procesu suszenia. System ten gwarantuje, że przy otwieraniu drzwi po zakończeniu cyklu uwalniana jest tylko najmniejsza ilość oparów nadtlenku.

Maszyna do prania chemicznego jest podobna do połączenia domowej pralki i suszarki do ubrań. Odzież umieszczana jest w komorze prania/odsysania (zwanej koszem lub bębnem). Komora ta jest rdzeniem urządzenia. Komora prania zawiera poziomy, perforowany bęben, który obraca się wewnątrz zewnętrznej powłoki. W powłoce znajduje się rozpuszczalnik, a w obracającym się bębnie - odzież. Kosz może pomieścić od około 10 do 40 kg (20 do 80 lb).

Podczas cyklu prania komora jest wypełniona w około jednej trzeciej rozpuszczalnikiem i zaczyna się obracać, mieszając ubrania. Temperatura rozpuszczalnika jest utrzymywana na poziomie 30 stopni Celsjusza (86 stopni Fahrenheita), ponieważ wyższa temperatura może go uszkodzić. Podczas cyklu prania, rozpuszczalnik w komorze jest filtrowany, a następnie wprowadzany z powrotem do komory. Czynność tę nazywa się cyklem i jest kontynuowana przez cały czas trwania mycia. Rozpuszczalnik jest następnie usuwany i przesyłany do jednostki destylacyjnej, która posiada zarówno kocioł, jak i skraplacz. Skondensowany rozpuszczalnik jest podawany do jednostki separatora, gdzie pozostała woda jest oddzielana od rozpuszczalnika, a następnie podawana do zbiornika "czystego rozpuszczalnika". Idealne natężenie przepływu wynosi jeden galon rozpuszczalnika na funt odzieży (około 8 litrów rozpuszczalnika na kilogram odzieży) na minutę, w zależności od wielkości maszyny.

Operatorzy sprawdzają również odzież pod kątem obecności obcych przedmiotów przed włożeniem jej do maszyny. Przedmioty takie jak plastikowe długopisy rozpuszczą się w kąpieli rozpuszczalnika i mogą uszkodzić tekstylia w sposób uniemożliwiający ich odzyskanie. Niektóre barwniki tekstylne są "luźne" (czerwony jest głównym problemem) i uwalniają barwnik podczas zanurzenia w rozpuszczalniku. Operatorzy będą czyścić na sucho czerwoną odzież oddzielnie od tekstyliów w jaśniejszych kolorach, aby uniknąć przeniesienia koloru. Używany rozpuszczalnik musi być destylowany, aby usunąć zanieczyszczenia, które mogą przenieść się na odzież. Operatorzy sprawdzili odzież pod kątem kompatybilności z praniem chemicznym, w tym zapięcia. Wiele zapięć, które zdobią odzież, nie jest odpornych na rozpuszczalnik do czyszczenia na sucho lub nie wytrzyma mechanicznego działania czyszczenia. Operatorzy usuwają je i ponownie zszywają po czyszczeniu. Albo, operatorzy zawiną je w mały wyściełany ochraniacz. Przedmioty kruche, takie jak narzuty z pierza, dywany lub wieszaki z frędzlami, mogą być zamknięte w luźnej siatkowej torbie. Gęstość nadchloroetylenu wynosi około 1,7 g/cm³ w temperaturze pokojowej (70% cięższy od wody), a sam ciężar zaabsorbowanego rozpuszczalnika może spowodować uszkodzenie materiału tekstylnego pod wpływem normalnej siły podczas cyklu ekstrakcji, chyba że worek siatkowy zapewni wsparcie mechaniczne.

Wiele osób uważa, że wszystkie ślady lub plamy mogą być usunięte przez czyszczenie na sucho. Nie każda plama może być wyczyszczona tylko przez czyszczenie na sucho. Niektóre potrzebują traktujący z plamiącymi rozpuszczalnikami; Czasem parą strumień lub przez moczyć w specjalnych plamowych usuniętych płynach przed odzieżą myją lub czyszczą sucho. Również ubrania przechowywane w stanie zabrudzonym przez długi czas są trudne do przywrócenia do ich oryginalnego koloru i tekstury. Naturalne włókna takie jak wełna, bawełna i jedwab o jaśniejszych kolorach nie powinny być pozostawione w brudnym lub zabrudzonym stanie przez długie ilości czasu, ponieważ absorbują brud w swojej fakturze i jest mało prawdopodobne, że zostaną przywrócone do ich oryginalnego koloru i wykończenia.

Głównym powodem tego, że mycie w wodzie daje inne rezultaty niż czyszczenie na sucho jest to, że woda jest rozpuszczalnikiem polarnym, podczas gdy czyszczenie na sucho używa rozpuszczalnika niepolarnego.

Typowy cykl prania trwa od 8 do 15 minut w zależności od rodzaju odzieży i stopnia zabrudzenia. W ciągu pierwszych trzech minut zabrudzenia rozpuszczalne w rozpuszczalniku rozpuszczają się w perchloroetylenie, a luźne, nierozpuszczalne zabrudzenia schodzą. Po upływie około dziesięciu do dwunastu minut od zejścia luźnych zabrudzeń należy usunąć z odzieży zabrudzenia nierozpuszczalne. Maszyny wykorzystujące rozpuszczalniki węglowodorowe wymagają cyklu prania trwającego co najmniej 25 minut ze względu na znacznie wolniejsze tempo rozpuszczania się zabrudzeń rozpuszczalnych w rozpuszczalnikach. Można również dodać środek powierzchniowo czynny "mydło" do czyszczenia na sucho.

Po zakończeniu cyklu prania maszyna rozpoczyna cykl płukania, w którym ładunek odzieży jest płukany świeżym destylowanym rozpuszczalnikiem ze zbiornika czystego rozpuszczalnika. To płukanie czystym rozpuszczalnikiem zapobiega odbarwieniom spowodowanym przez cząsteczki brudu wchłaniane z powrotem na powierzchnię odzieży z "brudnego" rozpuszczalnika roboczego.

Po zakończeniu cyklu płukania maszyna rozpoczyna proces ekstrakcji, w którym odzyskiwany jest rozpuszczalnik do prania chemicznego w celu ponownego użycia. Nowoczesne maszyny odzyskują około 99,99% rozpuszczalnika, który został użyty. Cykl ekstrakcji rozpoczyna się od spuszczenia rozpuszczalnika z komory prania i przyspieszenia kosza do 350 do 450 obr/min, co powoduje odwirowanie dużej części rozpuszczalnika z tkaniny. Do tego czasu czyszczenie odbywa się w normalnej temperaturze, rozpuszczalnik nigdy nie jest podgrzewany w procesie czyszczenia na sucho. Gdy nie można już odwirować rozpuszczalnika, maszyna rozpoczyna cykl suszenia.

Podczas cyklu suszenia, ubrania są suszone w strumieniu ciepłego powietrza (60-63°C/140-145°F), które krąży w koszu, odparowując wszelkie ślady rozpuszczalnika pozostałe po cyklu wirowania. Temperatura powietrza jest kontrolowana, aby zapobiec uszkodzeniu odzieży przez ciepło. Wydalane z maszyny ciepłe powietrze przechodzi następnie przez agregat chłodniczy, gdzie opary rozpuszczalnika są skraplane i zawracane do zbiornika z destylowanym rozpuszczalnikiem. Nowoczesne maszyny do czyszczenia na sucho wykorzystują system zamkniętego obiegu, w którym schłodzone powietrze jest ponownie podgrzewane i recyrkulowane. Dzięki temu uzyskuje się wysoki stopień odzysku rozpuszczalnika i zmniejsza się zanieczyszczenie powietrza. W początkach pralnictwa chemicznego duże ilości perchloroetylenu były uwalniane do atmosfery, ponieważ był on uważany za tani i nieszkodliwy.

Po zakończeniu cyklu suszenia, cykl dezodoryzacji (napowietrzania) chłodzi odzież i usuwa jeszcze więcej rozpuszczalnika, poprzez cyrkulację chłodnego powietrza zewnętrznego nad odzieżą, a następnie przez filtr odzyskujący opary, wykonany z węgla aktywnego i żywic polimerowych. Po cyklu napowietrzania, odzież jest czysta i gotowa do prasowania/wykończenia.

W rzeczywistości, czyszczenie na sucho nie usuwa całego rozpuszczalnika. Nie istnieją żadne rządowe normy określające, ile rozpuszczalnika może pozostać w tkaninie. Wykrywalne ilości rozpuszczalnika pozostają w ubraniach, przy czym ubrania z wełny zatrzymują najwięcej rozpuszczalnika.

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

Z biegiem czasu na filtrze kłaczkowym gromadzi się cienka warstwa placka filtracyjnego (zwanego obornikiem). Obornik jest usuwany regularnie (zwykle raz dziennie), a następnie przetwarzany w celu odzyskania rozpuszczalnika uwięzionego w oborniku. W wielu urządzeniach stosuje się "wirujące filtry dyskowe", które usuwają obornik z filtra siłą odśrodkową, podczas gdy filtr jest ponownie płukany rozpuszczalnikiem.

Po filtrze kłaczkowym rozpuszczalnik przechodzi przez absorpcyjny filtr kasetowy. Filtr ten jest wykonany z aktywowanej gliny i węgla drzewnego i usuwa z rozpuszczalnika drobne nierozpuszczalne zabrudzenia i nielotne pozostałości oraz barwniki. Na koniec rozpuszczalnik przechodzi przez filtr polerujący, który usuwa wszelkie nieusunięte wcześniej zabrudzenia. Czysty rozpuszczalnik jest następnie zawracany do zbiornika rozpuszczalnika roboczego.

Aby zwiększyć siłę czyszczenia, do rozpuszczalnika roboczego dodaje się niewielkie ilości detergentów (0,5%-1,5%), które są niezbędne do jego działania. Detergenty te pomagają rozpuszczać zabrudzenia hydrofilowe i zapobiegają ponownemu osadzaniu się zabrudzeń na odzieży. W zależności od konstrukcji maszyny, stosowany jest detergent anionowy lub kationowy.

Ponieważ rozpuszczalnik odzyskiwanie jest mniej niż 100%, i ponieważ suchy-czyścić nie usuwa plamy na bazie wody dobrze, przedsiębiorcy opracowali mokry cleaning proces, który jest, w istocie, zimna woda pranie i powietrze suszenie, używać komputer sterujący pralkę i suszarkę. Ogólnie rzecz biorąc, czyszczenie na mokro jest wciąż ulepszane i rozwijane, chociaż wersje low-tech były używane od wieków.

Osoby tworzące ubrania mają specjalne symbole określające, w jaki sposób należy je czyścić. Międzynarodowy symbol prania GINETEX dla czyszczenia na sucho to okrąg. W środku może znajdować się litera P oznaczająca rozpuszczalnik perchloroetylenowy lub litera F oznaczająca rozpuszczalnik węglowodorowy. Pasek pod okręgiem oznacza, że należy stosować tylko łagodne procesy czyszczenia. Przekreślony pusty okrąg oznacza, że ubrania nie powinny być czyszczone na sucho.

Gotowany muł

Pozostałość po gotowanym proszku - materiał odpadowy powstały w wyniku gotowania lub destylacji mułu. Pozostałości po gotowaniu proszku są odpadem niebezpiecznym i zawierają rozpuszczalnik, sproszkowany materiał filtracyjny (diatomit), węgiel, pozostałości nielotne, kłaczki, barwniki, tłuszcz, glebę i wodę. Przepisy prawne określają, w jaki sposób można pozbywać się tego materiału.

Szlam

Odpadowy szlam lub stała pozostałość z destylatora zawiera rozpuszczalnik, wodę, glebę, węgiel i inne nielotne pozostałości. Materiał usuwany z dna pieca w procesie czyszczenia na sucho rozpuszczalników chlorowanych jest odpadem niebezpiecznym.

Nadtlenek jest klasyfikowany przez Agencję Ochrony Środowiska Stanów Zjednoczonych jako niebezpieczne zanieczyszczenie powietrza i musi być traktowany jako odpad niebezpieczny. Aby zapobiec przedostawaniu się tego związku do wody pitnej, pralnie chemiczne, które stosują nadtlenek, muszą podjąć specjalne środki ostrożności w celu zapobieżenia skażeniu terenu. Właściciele coraz bardziej niechętnie zezwalają pralniom chemicznym na działalność w swoich budynkach. Perk uwalniany do powietrza może przyczyniać się do powstawania smogu, gdy wchodzi w reakcję z innymi lotnymi organicznymi substancjami węglowymi. Kalifornia uznała perchloroetylen za toksyczną substancję chemiczną w 1991 r., a jego stosowanie stanie się nielegalne w tym stanie w 2023 r.

Niektóre alternatywy, takie jak _{CO2 pozwala} uniknąć toksycznych zagrożeń perc. Ale _CO2 nie czyści niektórych form zabrudzeń tak dobrze jak nadtlenek.

Nowoczesny

• Etery glikolu (eter dipropylenowy glikolu tert-butylowego) (Rynex) (Solvair) - W wielu przypadkach są bardziej skuteczne niż perchloroetylen (perc). We wszystkich przypadkach są one lepsze dla środowiska. Eter trzeciorzędowy butylowy glikolu dipropylenowego (DPTB) ma temperaturę zapłonu znacznie wyższą niż obecne standardy przemysłowe, więc nie stanowi zagrożenia pożarowego. DPTB może rozpuszczać plamy rozpuszczalne w wodzie równie dobrze (lub lepiej) jak perk lub inne rozpuszczalniki do czyszczenia na sucho na bazie eteru glikolu, które są obecnie w użyciu komercyjnym. Szczególną zaletą wodnego roztworu DPTB produktu Rynex w czyszczeniu na sucho jest to, że nie zachowuje się on jak typowa mieszanina. Rynex działa raczej jako pojedyncza substancja. Pozwala to na lepiej zdefiniowane oddzielenie podczas destylacji azeotropowej w niższej temperaturze wrzenia. Pomaga to również w bardziej efektywnej regeneracji. Ponad 99% użytego Rynexu może być zregenerowane. Usprawnia on również oczyszczanie przy użyciu konwencjonalnych technik destylacji.
• Węglowodorowe - najbardziej przypomina standardowe czyszczenie na sucho z użyciem perkalu, ale w procesie używane są rozpuszczalniki węglowodorowe, takie jak DF-2000 firmy Exxon-Mobil lub EcoSolv firmy Chevron Phillips. Te rozpuszczalniki na bazie ropy naftowej są mniej agresywne niż perc i wymagają dłuższego cyklu czyszczenia. Rozpuszczalniki te są wprawdzie łatwopalne, ale przy prawidłowym stosowaniu nie stwarzają wysokiego ryzyka pożaru lub wybuchu. Rozpuszczalnik węglowodorowy zawiera również lotne związki organiczne (VOC), które przyczyniają się do powstawania smogu.
• Płynny silikon (decamethylcyclopentasiloxane lub D5) - jest łagodniejszy dla odzieży niż perc i nie powoduje utraty koloru. GreenEarth Cleaning pobiera opłatę licencyjną za używanie tego rozpuszczalnika. Chociaż jest on znacznie bardziej przyjazny dla środowiska, jego cena jest ponad dwukrotnie wyższa niż perc, a GreenEarth pobiera roczną opłatę za członkostwo. Rozkłada się w ciągu kilku dni w środowisku naturalnym do krzemionki i śladowych ilości wody i _CO2. D5 wytwarza nietoksyczne, niegroźne odpady. Dow Corning przeprowadził testy toksyczności, które wykazały, że płynny silikon zwiększa częstość występowania nowotworów u samic szczurów (nie zaobserwowano żadnych skutków u samców szczurów). Jednak w wyniku dalszych badań stwierdzono, że skutki zaobserwowane u szczurów nie mają znaczenia dla ludzi, ponieważ ścieżka biologiczna, która prowadzi do powstawania guzów jest unikalna dla szczurów.(170,6 °F/77 °C temperatura zapłonu).
• Modyfikowane mieszaniny węglowodorów (Pure Dry)
• Perchloroetylen - stosowany od lat 40-tych XX wieku, perk jest najbardziej rozpowszechnionym rozpuszczalnikiem, "standardem" w zakresie wydajności czyszczenia i najbardziej agresywnym środkiem czyszczącym. Może powodować plamienie/utratę koloru, szczególnie w wyższych temperaturach, i może zniszczyć specjalne wykończenia, guziki i koraliki na niektórych ubraniach. Jest lepszy do plam na bazie oleju (które stanowią około 10% plam) niż do bardziej powszechnych plam rozpuszczalnych w wodzie (kawa, wino, krew itp.). Perc pozostawia charakterystyczny chemiczny zapach na odzieży. Perk jest niepalny.
• Ciekły _CO2 - Consumer Reports ocenił tę metodę lepiej niż metody konwencjonalne, ale Drycleaning and Laundry Institute skomentował jej "dość niską zdolność czyszczenia" w raporcie z 2007 roku. Inna branżowa grupa certyfikująca, America's Best Cleaners, zalicza do swoich członków firmy czyszczące za pomocą _CO2. Maszyny są drogie - do 90.000 dolarów więcej niż maszyny perc, co utrudnia małym firmom dostęp do nich. Niektóre firmy czyszczące posiadające te maszyny utrzymują tradycyjne maszyny na miejscu, do czyszczenia silniej zabrudzonych tekstyliów. Inni uważają, że enzymy roślinne są równie skuteczne i bardziej przyjazne dla środowiska. Odzież _{czyszczona CO2} nie wydziela lotnych związków. Czyszczenie _CO2 jest również stosowane do usuwania szkód spowodowanych przez ogień i wodę ze względu na jego skuteczność w usuwaniu toksycznych pozostałości, sadzy i zapachów związanych z ogniem. Wpływ na środowisko jest bardzo niski; dwutlenek węgla jest prawie całkowicie nietoksyczny, nie utrzymuje się w odzieży ani w środowisku, a jego potencjał emisji gazów cieplarnianych jest niższy niż wielu rozpuszczalników organicznych.
• Czyszczenie na mokro - System, który wykorzystuje wodę i biodegradowalne mydło. Komputerowo sterowane suszarki i maszyny rozciągające zapewniają, że tkanina zachowuje swój naturalny rozmiar i kształt. Twierdzi się, że czyszczenie na mokro pozwala na bezpieczne czyszczenie większości ubrań "tylko do czyszczenia na sucho", w tym skóry, zamszu, większości wełny, jedwabiu i rayonu. (Krawaty wydają się być jedynym wyjątkiem.) Większość pralni chemicznych używa czyszczenia na mokro na niektórych ubraniach, ale w USA jest tylko około 20 ekskluzywnych pralni chemicznych.

Historyczny

• Tetrachlorek węgla - Działa silnie toksycznie.
• Trichloroetan - nadmiernie agresywny i ostry.
• Rozpuszczalnik Stoddard - bardzo łatwopalny i wybuchowy, temperatura zapłonu 100°F/38°C.
• CFC-113 - Freon - CFC niszczący ozon.

Różne komercyjne produkty na rynku dzisiaj, takie jak Procter & Gamble's Dryel, pozwalają elementy procesu czyszczenia na sucho być wykonywane w gospodarstwie domowym przy użyciu domowych maszyn pralniczych. Chociaż nie jest to kompletny proces, który zostałby wykonany przez profesjonalną pralnię chemiczną, umożliwiają one wygodę prania domowego i pracę dla niektórych rodzajów odzieży.