Tørrensning (kemisk rensning): Definition, proces og opløsningsmidler

De gamle romere brugte et kemikalie kaldet ammoniak (der stammer fra urin) og fuller's earth (et ler, der kan absorbere fedt og olie) til at rense deres uldne togaer. Fullonicae var meget berømte, med mindst én i hver by af nogen bemærkelsesværdig betydning, og ofte den største arbejdsgiver i et distrikt. Disse vaskerier fik deres urin fra husdyr eller fra særlige potter, der var placeret på offentlige toiletter. Arbejdskraften tjente så mange penge, at fyldergilderne (en gruppe, der kun arbejder med ét job, i dette tilfælde fremstilling af fylderjord, dette specielle ler) var en vigtig politisk magtfaktor. Desuden beskattede regeringen indsamling af urin og sendte folk i fængsel for at tisse i bukserne.

Moderne kemisk rensning anvender opløsningsmidler, der ikke bruger vand til at fjerne snavs og pletter fra tøjet. Jean Baptiste Jolly opdagede i midten af det 19. århundrede, at petroleumsbaserede opløsningsmidler (kemikalier baseret på brændstof som benzin eller petroleum) kan anvendes til kemisk rensning. Jolly var en fransk farvefabrikant. Han bemærkede, at hans duge blev renere, efter at hans tjenestepige havde spildt petroleum på dem. På grund af dette udviklede han en tjeneste, der rensede folks tøj på denne måde, hvilket blev kendt som "nettoyage à sec" eller "kemisk rensning".

De tidlige renserier brugte opløsningsmidler på basis af olie, såsom benzin (petrol) og petroleum. Brandproblemer fik William Joseph Stoddard, en renser fra Atlanta, til at udvikle Stoddard-opløsningsmidlet som et lidt mindre brandfarligt alternativ til benzinbaserede opløsningsmidler. Regeringen begyndte at kontrollere renserierne, fordi de letantændelige opløsningsmidler fra petroleum forårsagede mange brande og eksplosioner.

Efter Første Verdenskrig begyndte renserier at bruge klorerede opløsningsmidler. Disse opløsningsmidler var meget mindre brændbare end opløsningsmidler fra olie og havde en bedre rengøringsevne. I midten af 1930'erne havde rensningsbranchen indført tetrachlorethylen (perchlorethylen), der ofte kaldes "perc", som det bedste opløsningsmiddel. Det har en fremragende rengøringsevne og er stabilt, ubrændbart og skånsomt mod de fleste beklædningsgenstande. Perc var imidlertid også det første kemikalie, der blev klassificeret som kræftfremkaldende (et kemikalie, der kan forårsage kræft) af Consumer Product Safety Commission (en klassificering, der senere blev trukket tilbage). I 1993 vedtog California Air Resources Board regler for at reducere perkemissioner fra renserier. Renseriindustrien er i færd med at erstatte perc med andre kemikalier og/eller metoder.

Traditionelt blev den egentlige rensningsproces udført på centraliserede "fabrikker"; de store renserier modtog tøjet fra kunderne, sendte det til fabrikken og fik det derefter sendt tilbage til butikken, hvor kunden kunne hente det. Dette skyldtes hovedsagelig risikoen for brand eller farlige dampe, der blev skabt af rengøringsprocessen. På dette tidspunkt blev rensning udført i to forskellige maskiner - en til selve rensningsprocessen og en til at tørre tøjet.

Maskinerne fra denne tid blev kaldt udluftede; deres røg og tørreudstødninger blev sendt ud i luften på samme måde som moderne tørretumbleres udstødninger. Dette bidrog til forureningen af miljøet. Der gik også meget potentielt genanvendeligt perkstof tabt i atmosfæren. Meget strengere kontrol med emissioner af opløsningsmidler har sikret, at alle renserimaskiner i den vestlige verden nu er fuldstændig lukkede. Ingen opløsningsmiddeldampe udledes til atmosfæren. I lukkede maskiner returneres det opløsningsmiddel, der opsamles under tørringsprocessen, kondenseret og destilleret. Det kan således genbruges til at rense yderligere læs eller smides sikkert ud. De fleste moderne lukkede maskiner er også udstyret med en computerstyret tørresensor, som automatisk registrerer, når de fleste spor af perkator er blevet fjernet fra lasten under tørringsprocessen. Dette system sikrer, at der kun frigives den mindste mængde perkogrøg, når døren åbnes ved afslutningen af cyklussen.

En renserimaskine svarer til en kombination af en vaskemaskine og en tørretumbler. Tøjet anbringes i et vaske-/udtrækningsrum (kaldet kurven eller tromlen). Kammeret er kernen i maskinen. Vaskerummet indeholder en vandret, perforeret tromle, der roterer i en ydre skal. Skallen indeholder opløsningsmidlet, mens den roterende tromle indeholder tøjet. Kurven kan rumme mellem 10 og 40 kg (20 til 80 lb).

Under vaskecyklussen fyldes kammeret med ca. en tredjedel af opløsningsmidlet og begynder at rotere, så tøjet røres rundt. Opløsningsmidlets temperatur holdes på 30 grader Celsius (86 grader Fahrenheit), da en højere temperatur kan beskadige det. Under vaskecyklussen filtreres opløsningsmidlet i kammeret og ledes derefter tilbage i kammeret. Dette kaldes cyklussen og fortsætter i hele vasketiden. Opløsningsmidlet fjernes derefter og sendes til en destillationsenhed, der har både en kedel og en kondensator. Det kondenserede opløsningsmiddel føres til en separator, hvor det resterende vand adskilles fra opløsningsmidlet og derefter føres til tanken med "rent opløsningsmiddel". Den ideelle strømningshastighed er en gallon opløsningsmiddel pr. pund tøj (ca. 8 liter opløsningsmiddel pr. kilo tøj) pr. minut, afhængigt af maskinens størrelse.

Operatørerne skal også kontrollere tøjet for fremmedlegemer, før de lægger det i maskinen. Genstande som f.eks. plastkuglepenne opløses i opløsningsmiddelbadet og kan beskadige tekstiler, så de ikke kan genoprettes. Nogle tekstilfarvestoffer er "løse" (rødt er det største problem) og vil frigive farvestof under nedsænkning i opløsningsmidlet. Operatørerne tørrenser rødt tøj separat fra lysere tekstiler for at undgå farveoverførsel. Det anvendte opløsningsmiddel skal være destilleret for at fjerne urenheder, der kan overføres til tøjet. Operatørerne kontrollerede, om tøjet var egnet til kemisk rensning, herunder lukninger. Mange af de lukninger, der pryder tøjet, er enten ikke egnet til tørrensning med opløsningsmidler eller kan ikke modstå den mekaniske påvirkning fra rengøringen. Operatørerne fjerner dem og syer dem igen efter rengøringen. Eller de pakker dem ind i en lille polstret beskytter. Skrøbelige genstande som f.eks. sengetæpper med fjer eller tæpper med kvaster kan indesluttes i en løs netpose. Perchlorethylens massefylde er ca. 1,7 g/cm³ ved stuetemperatur (70 % tungere end vand), og alene vægten af det absorberede opløsningsmiddel kan få tekstilet til at bryde sammen under normal kraft under ekstraktionscyklussen, medmindre netposen giver mekanisk støtte.

Mange mennesker tror, at alle mærker og pletter kan fjernes ved kemisk rensning. Det er ikke alle pletter, der kan fjernes ved kemisk rensning. Nogle skal behandles med opløsningsmidler til pletter, nogle gange med dampstråler eller ved at lægge dem i blød i specielle pletfjernende væsker, inden tøjet vaskes eller renses. Desuden er det vanskeligt at få tøjet tilbage til sin oprindelige farve og tekstur, hvis det har været opbevaret i snavset tilstand i lang tid. Naturfibre som f.eks. uld, bomuld og silke i lysere farver bør ikke opbevares i snavset eller beskidt tilstand i længere tid, da de absorberer snavs i deres tekstur og sandsynligvis ikke kan genvindes til deres oprindelige farve og finish.

Hovedårsagen til, at vask i vand giver et andet resultat end kemisk rensning, er, at vand er et polært opløsningsmiddel, mens kemisk rensning bruger et upolært opløsningsmiddel.

En typisk vaskecyklus varer 8-15 minutter, afhængigt af tøjtypen og graden af tilsmudsning. I løbet af de første tre minutter opløses opløsningsmiddelopløseligt snavs i perchlorethylenet, og løst, uopløseligt snavs løsnes af. Det tager ca. 10-12 minutter, efter at den løse snavs er kommet af, at fjerne den bundne uopløselige snavs fra tøjet. Maskiner, der anvender kulbrinteopløsningsmidler, kræver en vaskecyklus på mindst 25 minutter på grund af den meget langsommere opløsningshastighed for opløsningsmiddelopløseligt snavs. Der kan også tilsættes et overfladeaktivt sæbeprodukt til kemisk rensning.

Ved afslutningen af vaskecyklussen starter maskinen en skyllecyklus, hvor tøjet skylles med frisk destilleret opløsningsmiddel fra tanken med rent opløsningsmiddel. Denne skylning med rent opløsningsmiddel forhindrer misfarvning, der skyldes, at jordpartikler absorberes tilbage på beklædningsgenstandens overflade fra det "beskidte" opløsningsmiddel.

Efter skyllecyklussen starter maskinen ekstraktionsprocessen, som genvinder rensningsopløsningsmiddel til genbrug. Moderne maskiner genvinder ca. 99,99 % af det opløsningsmiddel, der blev brugt. Ekstraktionscyklussen begynder med at dræne opløsningsmidlet fra vaskerummet og accelerere kurven til 350-450 omdrejninger pr. minut, hvilket får en stor del af opløsningsmidlet til at blive spundet fri af stoffet. Indtil dette tidspunkt foregår rensningen ved normal temperatur, opløsningsmidlet opvarmes aldrig i rensningsprocessen. Når der ikke kan spindes mere opløsningsmiddel ud, starter maskinen tørrecyklussen.

Under tørrecyklussen tumbles tøjet i en strøm af varm luft (60-63 °C/140-145 °F), der cirkulerer gennem kurven og fordamper eventuelle spor af opløsningsmidler efter centrifugeringen. Lufttemperaturen styres for at forhindre varmeskader på tøjet. Den udblæste varme luft fra maskinen passerer derefter gennem en køleenhed, hvor opløsningsmiddeldampene kondenseres og returneres til tanken med destilleret opløsningsmiddel. Moderne renserimaskiner anvender et lukket kredsløb, hvor den afkølede luft genopvarmes og recirkuleres. Dette resulterer i en høj genvinding af opløsningsmidler og reduceret luftforurening. I de tidlige dage af kemisk rensning blev der udledt store mængder perchlorethylen til atmosfæren, fordi det blev anset for billigt og anset for at være uskadeligt.

Når tørrecyklussen er afsluttet, afkøler en deodoriseringscyklus (luftning) tøjet og fjerner endnu mere af opløsningsmidlet ved at cirkulere kølig udeluft over tøjet og derefter gennem et dampgenvindingsfilter fremstillet af aktivt kul og polymerharpikser. Efter luftningscyklussen er tøjet rent og klar til presning/efterbehandling.

Faktisk fjerner kemisk rensning ikke alle opløsningsmidler. Der findes ingen statslige standarder for, hvor meget opløsningsmiddel der må være tilbage i stoffet. Der kan spores mængder af opløsningsmidlet i tøjet, og uldtøj beholder mest opløsningsmiddel.

Arbejdsopløsningsmidlet fra vaskekammeret passerer gennem flere filtreringstrin, før det returneres til vaskekammeret. Det første trin er en knapfælde, som forhindrer små genstande som f.eks. fnuller, lukninger, knapper og mønter i at komme ind i opløsningsmiddelpumpen.

Med tiden samler der sig et tyndt lag filterkage (kaldet slam) på lintfilteret. Slammet fjernes regelmæssigt (normalt en gang om dagen) og behandles derefter for at genvinde opløsningsmidler, der er fanget i slammet. Mange maskiner anvender "spin disc-filtre", som fjerner slammet fra filteret ved hjælp af centrifugalkraft, mens det vaskes tilbage med opløsningsmiddel.

Efter fnugfiltret passerer opløsningsmidlet gennem et absorberende filterpatron. Dette filter er fremstillet af aktiveret ler og trækul og fjerner fint uopløseligt jord og ikke-flygtige rester samt farvestoffer fra opløsningsmidlet. Til sidst passerer opløsningsmidlet gennem et poleringsfilter, som fjerner al jord, der ikke tidligere er fjernet. Det rene opløsningsmiddel returneres derefter til arbejdsopløsningsmiddeltanken.

For at øge rengøringsevnen tilsættes små mængder vaske- og rengøringsmiddel (0,5-1,5 %) til arbejdsløsningsmidlet og er afgørende for dets funktionalitet. Disse vaske- og rengøringsmidler hjælper med at opløse hydrofilt snavs og forhindrer snavs i at genaflejre sig på tøjet. Afhængigt af maskinens konstruktion anvendes enten et anionisk eller et kationisk vaskemiddel.

Da genvindingen af opløsningsmidler er mindre end 100 %, og da kemisk rensning ikke fjerner vandbaserede pletter godt, har entreprenører udviklet en vådrensningsproces, som i det væsentlige er koldtvandsvask og lufttørring ved hjælp af en computerstyret vaskemaskine og tørretumbler. Generelt er vådrengøring stadig under forbedring og udvikling, selv om lavteknologiske versioner af den har været anvendt i århundreder.

Folk, der fremstiller tøj, har særlige symboler, der fortæller, hvordan det skal rengøres. Det internationale GINETEX-vaskesymbol for kemisk rensning er en cirkel. Den kan have bogstavet P indeni for at angive perchlorethylenopløsningsmiddel eller bogstavet F indeni for at angive et kulbrinteopløsningsmiddel. En streg under cirklen betyder, at der kun må anvendes milde rengøringsprocesser. En overstreget tom cirkel betyder, at tøjet ikke må tørrenses.

Kogt møg

Kogt pulverrester - affaldsmateriale, der fremkommer ved kogning eller destillation af gylle. Kogt pulverrester er farligt affald og indeholder opløsningsmidler, pulveriseret filtermateriale (diatomit), kulstof, ikke-flygtige rester, fnuller, farvestoffer, fedt, jord og vand. Lovene siger, hvordan dette materiale kan bortskaffes.

Slam

Affaldsslammet eller den faste rest fra destillationsanlægget indeholder opløsningsmidler, vand, jord, kulstof og andre ikke-flygtige restprodukter. Materialer, der fjernes fra bunden af destillationsanlæggene i forbindelse med rensning med klorerede opløsningsmidler, er farligt affald.

Perc er klassificeret som et farligt luftforurenende stof af det amerikanske miljøbeskyttelsesagentur og skal håndteres som farligt affald. For at forhindre, at det kommer i drikkevandet, skal renserier, der bruger perc, træffe særlige forholdsregler mod forurening af stedet. Udlejere bliver mere og mere tilbageholdende med at tillade renserier at drive virksomhed i deres bygninger. Når det frigives i luften, kan perc bidrage til smog, når det reagerer med andre flygtige organiske kulstofsubstanser. Californien erklærede perchlorethylen for et giftigt kemikalie i 1991, og brugen af det bliver ulovlig i denne stat i 2023.

Nogle alternativer som f.eks. CO₂ undgår de giftige risici, der er forbundet med perc. Men CO₂ renser ikke visse former for snavs lige så godt som perc.

Moderne

• Glycolethere (dipropylenglycol-tertiær-butylether) (Rynex) (Solvair) - I mange tilfælde er de mere effektive end perchlorethylen (perc). I alle tilfælde er de bedre for miljøet. Dipropylenglycol tertiær butylether (DPTB) har et flammepunkt, der ligger langt over de gældende industristandarder, så det udgør ikke nogen brandfare. DPTB kan opløse vandopløselige pletter lige så godt (eller bedre) som (eller bedre end) perc eller de andre glykoletheropløsningsmidler til kemisk rensning, der i øjeblikket anvendes kommercielt. En særlig fordel ved DPTB-vandopløsninger af Rynex-produktet i kemisk rensning er, at de ikke opfører sig som en typisk blanding. Rynex virker snarere som et enkelt stof. Dette giver mulighed for en bedre defineret adskillelse ved azeotropisk destillation ved et lavere kogepunkt. Det bidrager også til en mere effektiv genvinding. Over 99 % af den anvendte Rynex kan genvindes. Det forbedrer også rensningen ved hjælp af konventionelle destillationsteknikker.
• Kulbrinte - Denne metode ligner mest standard perc-rensning, men processerne anvender kulbrinteopløsningsmidler såsom Exxon-Mobil's DF-2000 eller Chevron Phillips' EcoSolv. Disse petroleumsbaserede opløsningsmidler er mindre aggressive end perc og kræver en længere rengøringscyklus. Selv om disse opløsningsmidler er brandfarlige, udgør de ikke nogen stor risiko for brand eller eksplosion, når de anvendes korrekt. Et kulbrinteopløsningsmiddel indeholder også flygtige organiske forbindelser (VOC'er), som bidrager til smog.
• Flydende silikone (decamethylcyclopentasiloxan eller D5) - er mere skånsom mod tøj end perc og forårsager ikke farvetab. GreenEarth Cleaning opkræver et licensgebyr for at bruge dette opløsningsmiddel. Selv om det er betydeligt mere miljøvenligt, er prisen for det mere end dobbelt så høj som for perc, og GreenEarth opkræver et årligt medlemsgebyr. Nedbrydes i løbet af få dage i miljøet til silica og spor af vand og CO₂ . D5 producerer ugiftigt og ufarligt affald. Dow Corning gennemførte toksicitetstest, som viste, at flydende silikone øger forekomsten af tumorer hos hunrotter (der blev ikke set nogen virkninger hos hanrotter). Men yderligere forskning konkluderede, at de virkninger, der blev observeret hos rotter, ikke er relevante for mennesker, fordi den biologiske vej, der resulterer i tumordannelse, er unik for rotter. (170,6 °F/77 °C flammepunkt).
• Modificerede kulbrinteblandinger (Pure Dry)
• Perchlorethylen - Perchlorethylen har været anvendt siden 1940'erne og er det mest almindelige opløsningsmiddel, "standarden" for rengøringsydelse og det mest aggressive rengøringsmiddel. Det kan forårsage farveblødning/farvetab, især ved højere temperaturer, og kan ødelægge specielle pynteting, knapper og perler på visse beklædningsgenstande. Bedre til oliebaserede pletter (som udgør ca. 10 % af pletterne) end til mere almindelige vandopløselige pletter (kaffe, vin, blod osv.). Perc efterlader en karakteristisk kemisk lugt på tøjet. Perc er ikke brandfarlig.
• Flydende CO₂ - Consumer Reports vurderede denne metode som bedre end konventionelle metoder, men Drycleaning and Laundry Institute kommenterede den "ret ringe rengøringsevne" i en rapport fra 2007. En anden branchecertificeringsgruppe, America's Best Cleaners, tæller CO₂ -rensere blandt sine medlemmer. Maskinerne er dyre - op til 90.000 dollars mere end en perc-maskine, hvilket gør det vanskeligt for små virksomheder at få råd til dem. Nogle rengøringsfirmaer med disse maskiner beholder traditionelle maskiner på stedet til de kraftigere tilsmudsede tekstiler. Andre finder, at planteenzymer er lige så effektive og mere miljømæssigt bæredygtige. CO₂ -renset tøj udleder ikke flygtige forbindelser. CO₂ -rengøring anvendes også til genopretning af brand- og vandskader, da den er effektiv til at fjerne giftige rester, sod og tilhørende lugt fra brand. Kuldioxid er næsten helt ugiftigt, det bliver ikke ved med at være i tøjet eller i miljøet, og dets drivhusgaspotentiale er lavere end for mange organiske opløsningsmidler.
• Vådrengøring - Et system, der anvender vand og biologisk nedbrydelig sæbe. Computerstyrede tørretumblere og strækmaskiner sikrer, at stoffet bevarer sin naturlige størrelse og form. Vådrengøring hævdes at kunne rengøre de fleste beklædningsgenstande, der kun kan renses kemisk, sikkert, herunder læder, ruskind, de fleste skræddersyede uldtyper, silke og rayon. (slips er tilsyneladende den eneste undtagelse.) De fleste rengøringsfirmaer anvender vådrensning på nogle stykker tøj, men der findes kun ca. 20 eksklusive vådrensningsfirmaer i USA.

Historisk

• Tetrachlormethan - Meget giftigt.
• Trichlorethan - Overdrevent aggressiv og skarp.
• Stoddard-opløsningsmiddel - Meget brandfarlig og eksplosiv, 100°F/38°C flammepunkt.
• CFC-113 - Freon - Ozonødelæggende CFC.

Forskellige kommercielle produkter på markedet i dag, f.eks. Procter & Gambles Dryel, gør det muligt at udføre dele af rensningsprocessen i husholdningen ved hjælp af hjemmevaskemaskiner. Selv om det ikke er en fuldstændig proces, som udføres af et professionelt renseri, giver de mulighed for at vaske tøj i hjemmet, og de er velegnede til visse typer tøj.