détergent à lessive

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Contexte

Les premiers savons ont été fabriqués dans l'Antiquité par diverses méthodes, le plus souvent en faisant bouillir des graisses et des cendres. Les archéologues fouillant des sites dans l'ancienne Babylone ont trouvé des preuves indiquant que de tels savons ont été utilisés dès 2800 av. Au IIe siècle de notre ère, les Romains fabriquaient régulièrement du savon, qu'ils avaient probablement commencé à produire encore plus tôt.

En Europe, l'usage du savon décline au Moyen Âge. Cependant, au XVe siècle, son utilisation et sa fabrication avaient repris et un savon à base d'huile d'olive produit en Castille, en Espagne, était vendu dans de nombreuses régions du monde connu. Le savon de Castille, toujours disponible aujourd'hui, a conservé sa réputation de produit de haute qualité.

Pendant la période coloniale et le XVIIIe siècle, les Américains fabriquaient leur propre savon à la maison, où la plupart ont continué à le produire jusqu'à ce que la fabrication de savon s'éloigne des maisons individuelles pour devenir une industrie dans les années 1930. Le premier détergent, ou savon artificiel, a été produit en Allemagne pendant la Première Guerre mondiale. En 1946, le premier détergent construit est apparu, comprenant un tensioactif (un agent tensioactif ou un savon) et un adjuvant (un produit chimique qui améliore les performances du tensioactif et rend le processus de lavage plus efficace par d'autres moyens). Poussé par la prospérité économique et le développement de machines à laver relativement bon marché au lendemain de la Seconde Guerre mondiale, les ventes de détergents ont grimpé en flèche; en 1953, ils avaient dépassé les ventes de savon aux États-Unis.

Matières premières

Bien que les gens appellent communément les détergents à lessive « savon », il s'agit en fait d'une combinaison synthétique qui fonctionne un peu comme du savon, avec certaines améliorations majeures. Le savon nettoie parce que chaque molécule de savon est constituée d'une chaîne hydrocarbonée et d'un groupe carboxylique (acides gras) qui remplissent deux fonctions importantes. L'extrémité carboxylate de la molécule de savon est hydrophile, ce qui signifie qu'elle est attirée par l'eau, tandis que l'extrémité hydrocarbure de la molécule est à la fois hydrophobe (repoussée par l'eau) et attirée par l'huile et la graisse de la saleté. Alors que l'extrémité hydrophobe d'une molécule de savon s'attache à la saleté, l'extrémité hydrophile s'attache à l'eau. La saleté attachée à l'extrémité carboxylate de la molécule est entraînée chimiquement loin des vêtements à nettoyer et dans l'eau de lavage. Bien agiter et rincer les vêtements favorise le processus de nettoyage.

La principale difficulté d'utiliser du savon pour nettoyer le linge apparaît lorsqu'il est utilisé dans de l'eau dure, une eau riche en minéraux naturels tels que le calcium, le magnésium, le fer et le manganèse. Lorsque ces produits chimiques réagissent avec le savon, ils forment un caillé insoluble appelé précipité . Difficile à rincer, le précipité laisse des dépôts visibles sur les vêtements et rend le tissu raide. Même l'eau qui n'est pas particulièrement dure finira par produire des précipités sur une période de temps.

Alors que les hydrocarbures utilisés dans le savon proviennent généralement de plantes ou d'animaux, ceux utilisés dans les détergents peuvent être dérivés du pétrole brut. L'ajout d'acide sulfurique à l'hydrocarbure traité produit une molécule similaire aux acides gras contenus dans le savon. L'ajout d'un alcali au mélange crée une molécule de tensioactif Dans la méthode du mélangeur de fabrication de détergent à lessive en poudre, les ingrédients - tensioactif, adjuvants, agents anti-redéposition et parfums - sont simplement mélangés dans un mélangeur, libérés sur une bande transporteuse et emballés en conséquence. Cette méthode est privilégiée par les petites entreprises. qui ne se liera pas aux minéraux de l'eau dure, évitant ainsi l'accumulation de précipités.

En plus d'un tensioactif, le détergent moderne contient plusieurs autres ingrédients. Parmi les plus importants figurent les constructeurs, des produits chimiques qui servent à plusieurs fins. Plus important encore, ils augmentent l'efficacité du tensioactif. Ils séquestrent également les minéraux dans l'eau dure, ce qui signifie qu'ils les maintiennent en solution, les empêchant de précipiter. De plus, les constructeurs peuvent émulsionner l'huile et la graisse en de minuscules globules qui peuvent être emportés. Certains, comme le silicate de sodium, inhibent la corrosion et garantissent que le détergent n'endommagera pas une machine à laver. D'autres adjuvants encore contribuent à l'équilibre chimique de l'eau de lavage, en veillant à ce qu'elle conduise à un lavage efficace.

Les détergents modernes contiennent plusieurs autres ingrédients, notamment des agents anti-redéposition, des produits chimiques qui aident à empêcher la saleté de se déposer sur les vêtements lavés. Les agents de blanchiment fluorescents sont également courants. En convertissant la lumière ultraviolette invisible en lumière bleue visible, ceux-ci aident à maintenir la luminosité ou la blancheur. Les agents de blanchiment à l'oxygène tels que le perborate de sodium améliorent la détergence du mélange, en particulier dans les produits à faible ou sans phosphate, tout en aidant à éliminer certains types de taches. Des auxiliaires technologiques tels que le sulfate de sodium sont également utilisés pour empêcher l'agglomération et pour normaliser la densité du produit.

On trouve également des enzymes et des parfums dans les détergents commerciaux. Les enzymes (un type de protéine) décomposent certaines taches pour les rendre plus faciles à enlever et sont un ingrédient essentiel dans divers produits de pré-trempage utilisés pour traiter les vêtements très sales avant le lavage. Les parfums ou les parfums couvrent l'odeur de la saleté et toute odeur chimique du détergent lui-même. Les agents anti-mousse jouent également un rôle dans les détergents :trop de mousse peut causer des problèmes mécaniques avec une machine à laver.

Le processus de fabrication

Bien qu'il existe trois façons de fabriquer un détergent à lessive sec, seules deux sont couramment utilisées aujourd'hui. Dans le processus de mélangeur privilégié par les petites entreprises, les ingrédients sont mélangés dans de grandes cuves avant d'être emballés. Les machines utilisées sont très grandes :un mélangeur ordinaire contient 4 000 livres (1 816 kilogrammes) de matériau mélangé, mais les mélangeurs peuvent accueillir des charges allant de 500 à 10 000 livres (227 à 4 540 kilogrammes). Selon les normes de l'industrie, ce sont de petits lots pour lesquels le processus de mélangeur est idéal. Bien qu'une certaine sédimentation puisse se produire, le détergent obtenu est de haute qualité et peut concurrencer les détergents fabriqués par d'autres procédés. La deuxième méthode de production couramment utilisée s'appelle le processus d'agglomération. Contrairement au procédé blender, il est continu, ce qui en fait le choix des très grands fabricants de lessive. Le processus d'agglomération peut produire entre 15 000 et 50 000 livres (6 800 et 22 700 kilogrammes) de détergent par heure. Dans la troisième méthode, les ingrédients secs sont mélangés dans de l'eau avant d'être séchés à l'air chaud. Bien que le produit résultant soit de haute qualité, les coûts de carburant et les problèmes d'ingénierie associés à la ventilation, au réchauffage et à la réutilisation de l'air ont conduit à ce que cette méthode soit largement remplacée par l'agglomération.

Le processus de mixage

• 1 Tout d'abord, les ingrédients sont chargés dans l'une des deux machines suivantes :un mélangeur à tambour ou un mélangeur à ruban. Le mélangeur à tambour, en forme de boîte rectangulaire, est tourné et secoué de l'extérieur par une machine, tandis que le mélangeur à ruban est un cylindre équipé de lames pour racler et mélanger les ingrédients. Une fois que les ingrédients à l'intérieur du mélangeur ont été mélangés, une porte au fond du bol s'ouvre. Le mélangeur agitant toujours les ingrédients, le mélange peut s'écouler sur une bande transporteuse ou un autre dispositif de canalisation. La bande transporte ensuite le détergent vers une autre zone de l'usine où il peut être déposé dans des boîtes ou des cartons pour être livré aux grossistes ou aux distributeurs.

Le processus d'agglomération

• 2 Dans cette méthode, les ingrédients secs d'un détergent sont d'abord introduits dans une grande machine connue sous le nom d' agglomérateur Shuggi (Shuggi est le fabricant). À l'intérieur de l'agglomérateur, des lames tranchantes et tourbillonnantes mélangent le matériau jusqu'à une consistance fine; le processus ressemble à la texture des aliments à l'intérieur d'un robot culinaire.
• 3 Une fois les ingrédients secs mélangés, les ingrédients liquides sont pulvérisés sur le mélange sec à travers des buses montées dans les parois de l'agglomérateur. Le mélange se poursuit, provoquant une réaction exothermique (production de chaleur). Le mélange obtenu est un liquide chaud et visqueux semblable à de la gélatine qui n'a pas durci.
• 4 Ensuite, on laisse le liquide s'écouler hors de l'agglomérateur. Lorsqu'il quitte la machine, il s'accumule sur une bande de séchage où sa propre chaleur, son exposition à l'air et les ventilateurs à air chaud le rendent friable, facile à écraser ou à émietter. Le détergent nouvellement fabriqué est ensuite pulvérisé et poussé à travers des tamis de calibrage qui garantissent qu'aucun gros morceau de produit non mélangé ne sort sur le marché. Le résultat de ce processus est un détergent sec composé de granulés du détergent mélangé.

La méthode slurry

• 5 Dans ce processus, les ingrédients sont dissous dans de l'eau pour créer une suspension. Avec une pompe, la boue est soufflée à travers des buses à l'intérieur du haut d'un conteneur en forme de cône tandis que de l'air chaud et sec est simultanément forcé dans le fond du cône. Au fur et à mesure que la suspension sèche, des « perles » de détergent sec tombent au fond du cône, où elles peuvent être collectées pour l'emballage.

Lessive liquide

• 6 Si le détergent doit être liquide plutôt qu'en poudre, il est simplement mélangé à nouveau, une fois tous les ingrédients mélangés, à une solution composée d'eau et de divers produits chimiques appelés solubilisants. Les solubilisants aident l'eau et le détergent à se mélanger plus complètement et plus uniformément.

Contrôle qualité

Les fabricants surveillent en permanence la qualité de leurs détergents et utilisent les mêmes méthodes de test pour évaluer l'efficacité des nouveaux produits. Dans une méthode, la lumière est projetée sur un morceau de tissu qui a été souillé puis lavé dans le détergent d'essai. le Pour fabriquer un détergent liquide, la poudre sèche est simplement mélangée avec une solution composée d'eau et de produits chimiques appelés "solubilisants". Ces produits chimiques aident l'eau et le détergent à se mélanger plus uniformément. La quantité de lumière réfléchie, comparée à la quantité réfléchie par un échantillon du tissu d'origine, est une mesure de la propreté. Un taux de réflexion de 98 % est considéré comme assez bon et indique que le détergent a bien nettoyé.

Une autre méthode consiste à brûler en laboratoire une petite quantité de matériau qui a été souillé puis lavé. Le poids des cendres, plus le poids des résultats gazeux de la combustion, révèlent la quantité de saleté restée dans le tissu après le lavage. Un résultat bien supérieur à celui d'un échantillon de test propre indique qu'une quantité importante de saleté a été retenue dans l'échantillon lavé. Naturellement, l'objectif est de se rapprocher le plus possible du poids d'un échantillon de contrôle propre.

Sous-produits

Ces dernières années, l'industrie des détergents à lessive a été confrontée à deux défis environnementaux, qui semblent tous deux avoir été relevés avec succès. Les écologistes craignaient que les constructeurs de phosphate aient ajouté de grandes quantités de composés phosphorés dans les cours d'eau du pays. Agissant comme un engrais, le phosphore a stimulé la croissance des algues, et ces cultures d'algues anormalement grandes ont considérablement réduit la quantité d'oxygène dissous dans l'eau. Cette diminution de l'oxygène libre a nui à d'autres espèces marines, menaçant ainsi de perturber les modèles écologiques normaux.

Ce problème, ainsi que la pression environnementale et la législation qu'il a suscitées à la fin des années 1960, ont conduit les fabricants à développer des constructeurs efficaces qui ne contiennent pas de phosphates. Aujourd'hui, les détergents vendus dans de nombreux États sont sans phosphate. Bien que cet ajustement n'ait pas entraîné de changement dans le processus de fabrication, il a nécessité un effort de recherche qui a pris plusieurs mois pour concevoir une alternative satisfaisante.

Un problème environnemental antérieur était celui de l'excès de mousse détergente apparaissant dans les cours d'eau du pays. Au début des années 1950, lorsque l'utilisation domestique des machines à laver et des détergents à lessive a augmenté à un rythme explosif, il y a eu plusieurs cas d'apparition de grandes quantités de mousse dans les rivières et les ruisseaux, bien que le détergent n'ait peut-être pas été la seule cause de la formation de mousse. Sur une période de cinq ans, de 1951 à 1956, il a été découvert qu'un tensioactif courant, l'ABS (alkyl benzène sulfonate), l'ingrédient détergent qui a contribué à la formation de mousse, était responsable. La structure moléculaire complexe de l'ABS ne s'est pas biodégradée assez rapidement pour l'empêcher de mousser une fois l'eau de lavage évacuée. Un remplaçant éprouvé n'était pas disponible dans l'immédiat. À partir de 1956, cependant, les fabricants ont remplacé l'ABS par le LAS (alkylate sulfonate linéaire), qui se biodégrade rapidement, et depuis lors, le LAS est le principal agent moussant des détergents.