WEG MIT DEM SCHMUTZ. weg mit dem schmutz. lehrerinformation. Lernziele: Materialien: OS-1

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1 WEG MIT DEM SCHMUTZ Lernziele: Ihre SchülerInnen setzen sich mit der Definition von Schmutz sowie dessen chemischen Eigenschaften auseinander. lernen die unterschiedlichen Wäscheschmutzarten unterscheiden. setzen sich mit der Zusammensetzung von Waschmitteln auseinander und erhalten einen Überblick über Molekülaufbau und Wirkungsweise der einzelnen Bestandteile. erfahren um die Wichtigkeit der unterschiedlichen Komponenten zur Erzielung eines positiven Waschergebnisses. erhalten die Möglichkeit, ihr theoretisch erworbenes Wissen praktisch zu erproben. Materialien: Arbeitsblatt 1: (1 Seite): Zur falschen Zeit am falschen Ort Arbeitsblatt 2: (2 Seiten): Die Chemie des Schmutzes Arbeitsblatt 3: (1 Seite): Was für ein Schmutz?! Overheadfolie 1: (1 Seite): Was für ein Schmutz?! Overheadfolie 2: (1 Seite): Schmutzwäsche - Wäscheschmutz Arbeitsblatt 4: (1 Seite): Weg mit dem Schmutz Overheadfolie 3: (1 Seite): Pulverförmiges Vollwaschmittel - eine Rezeptur Arbeitsblatt 5: (1 Seite): Tensid-Test Overheadfolie 4: (1 Seite): Wirkungsweise von Tensiden lehrerinformation OS-1

2 Overheadfolie 5: (1 Seite): Tensid-Arten Arbeitsblatt 6: (2 Seiten): Wasserenthärter Arbeitsblatt 7: (2 Seiten): Bleichmittel Arbeitsblatt 8: (3 Seiten): Enzyme Arbeitsblatt 9: (3 Seiten): Spezialwirkstoffe Arbeitsblatt 10: (1 Seite): Waschmittel im Vergleich Overheadfolie 6: (1 Seite): Waschmittel im Vergleich Arbeitsblatt 11: (1 Seite): Voll oder spezial? Fest oder flüssig? Overheadfolie 7: (1 Seite): Der Waschkreis Versuch 1: (1 Seite): Tenside am Prüfstand Versuch 2: (1 Seite): Wasserenthärter im Vollwaschmittel Versuch 3: (1 Seite): Bleichmittel Versuch 4: (1 Seite): Alkalien, Tenside und Bleichmittel in Vollwaschmitteln Versuch 5: (1 Seite): Optische Aufheller Versuch 6: (1 Seite): Der Farbübertragungsinhibitor Versuch 7: (1 Seite): Eine Waschlauge aus Asche lehrerinformation OS-2

3 Arbeitsblatt 1: Zur falschen Zeit am falschen Ort Dieses Arbeitsblatt dient als Einstieg in die Unterrichtseinheit. Die SchülerInnen sollen sich mit den unterschiedlichen Definitionsmöglichkeiten von Schmutz auseinander setzen. Arbeitsblatt 2: Die Chemie des Schmutzes Nach der grundlegenden Auseinandersetzung mit Schmutz erfahren die SchülerInnen mehr über dessen chemische Eigenschaften. Definition für Schmutz: Als Schmutz kann man alle organischen und anorganischen Substanzen bezeichnen, die Haltbarkeit, Aussehen, Geschmack und Geruch negativ beeinflussen. Arbeitsblatt 3/Overheadfolie 1: Schmutzwäsche Diese Arbeitsblätter vermitteln alle wesentlichen Informationen rund um das Thema Wäscheschmutz : Wann spricht man von Wäscheschmutz? Welche verschiedenen Arten von Wäscheschmutz gibt es? Wie haftet dieser? Die Overheadfolie 1 dient als Lösung zur Übung auf Seite 5. Lösungen für Übungen auf Seite 3: jeweils entgegengesetzt geladener / elektrischen / Plus- / Minus- / Schmelz- und Siedepunkte Zusatzinformation: -) Durchschnittlich 1,8 bis 4 kg Schmutz befinden sich in 100 kg Schmutzwäsche. -) Bei der Entwicklung bzw. Erprobung neuer Waschmittel wird zur Überprüfung der Waschwirkung so genanntes Schmutztestgewebe eingesetzt. Schmutztestgewebe ist Gewebe unterschiedlichster Art (Baumwolle, Polyester, Satin etc.), das nach genau definierten qualitativen und quantitativen Kriterien künstlich verunreinigt wird. Unterschiedliche Gewebeproben werden mit verschiedensten Schmutzarten verunreinigt. -) Im Vergleich zur Atom- und Ionenbindung ist die Van-der- Waals-Kraft eine schwache Kraft. Nachdem sich die freien negativ geladenen Elektronen in einem Molekül frei bewegen können, kann es zu einer ungleichmäßigen Ladungsverteilung im Molekül kommen. So ein Molekül mit Ladungsverschiebung agiert plötzlich temporär als elektrischer Dipol. Kommen lehrerinformation OS-3

4 sich zwei solcher temporärer Dipole nahe genug, so gehen sie miteinander elektrostatische Verbindungen ein: Der Pluspol des einen Moleküls verbindet sich mit dem Minuspol des anderen Moleküls. Diese Ladungsverschiebung ist nicht nur bei Molekülen, sondern auch bei einzelnen Atomen möglich. In der Atomhülle kann es zwischenzeitlich aufgrund der Elektronenbewegung zu unsymmetrischen Ladungsverteilungen kommen auf einer Seite des Atoms befinden sich in einem solchen Fall wesentlich mehr Elektronen, das heißt negative Ladung als auf der gegenüber liegenden Seite. Das Atom wird zu einem Dipol mit einer positiven und einer negativen Partialladung. Die elektrische Anziehungskraft zwischen zwei temporären Dipolen bezeichnet man als Van-der-Waals-Kraft. Je mehr kinetische Energie die einzelnen Moleküle bzw. Atome haben, umso höher ist die Temperatur. Diese steigende Temperatur bewirkt ein Aufreißen der Van-der- Waals-Bindung. Overheadfolie 2: Schmutzwäsche - Wäscheschmutz Diese Folie bietet einen Überblick über die durchschnittliche Zusammensetzung des Wäscheschmutzes. Overheadfolie 3: Pulverförmiges Vollwaschmittel - eine Rezeptur Zusammenstellung und Dosierung der Bestandteile variieren je nach Verwendungszweck des Waschmittels. Diese Folie bietet als Einstieg in die Auseinandersetzung mit den unterschiedlichen Waschmittel-Bestandteilen einen Überblick über die Rezeptur eines pulverförmigen Vollwaschmittels. Arbeitsblatt 4: Weg mit dem Schmutz Dieses Arbeitsblatt bietet einen kurzen Überblick über die einzelnen Waschmittelbestandteile. lehrerinformation OS-4

5 Arbeitsblatt 5/Overheadfolie 4/Overheadfolie 5: Tensid-Test/Wirkungsweise von Tensiden/Tensid-Arten Diese Materilaiien dienen zur Wiederholung der Tenside. Zur Wirkungsweise von Tensiden: Schmutzteilchen und Faser werden von Tensidmolekülen umhüllt. Der hydrophobe Teil des Tensids orientiert sich dabei in Richtung Schmutz bzw. Gewebe, der hydrophile Teil ragt in Richtung wässrige Lösung. Durch die Belegung der Grenzflächen mit Tensidionen wird der Schmutz von der Faser verdrängt. Tenside haben außerdem die Eigenschaft, Molekülverbände zu bilden: Diese werden Micellen genannt. Mit Hilfe der mechanischen Bewegung der Waschmaschine wird der Schmutz ganz vom Gewebe gelöst und in kleinere Partikel geteilt. Auf diese Weise wird mit fetthaltigem Schmutz eine Emulsion gebildet. Zu den Tensid-Arten: In den modernen Waschmitteln werden unterschiedlichste Tensidarten eingesetzt, um ein möglichst breites Wirksamkeitsspektrum zu erreichen. Viele Tenside werden auf Basis nachwachsender Rohstoffe hergestellt, z.b. aus Kokos- oder Palmöl, Mais oder Zucker. Für den Waschvorgang sind 4 Tenside von Bedeutung: -) Anionische Tenside kommen in Seifen, Syndets sowie in allen Waschmitteln vor. Seife beispielsweise ist ein anionisches Tensid. Sie wirkt gut bei hohen Temperaturen und weichem Wasser. Nachteil: Bei hartem Wasser bildet sich der typische Grauschleier. Mit der Weiterentwicklung von Seifen zu Syndets sind anionische Tenside heute unabhängig von Wasserhärte und wirken bei allen Temperaturen. -) Kationische Tenside werden in Weichspülern verwendet, um die Fasern weich und antistatisch zu machen. -) Amphotere Tenside wie z.b. Alkylbetaine sind besonders gut hautverträglich. Als Spezialisten werden sie in einigen Spezialwaschmitteln eingesetzt. -) Nichtionische Tenside wie z.b. Alkylpolyglykolether (Fettalkoholoxethylate) wirken gut bei niedrigen Temperaturen und sind zur Reinigung synthetischer Stoffe geeignet. Lösungen: 1. richtig / 2. richtig / 3. falsch (amphiphilen) / 4. falsch (fettlöslich) / 5. richtig / 6. richtig / 7. falsch (hydrophil) / 8. richtig / 9. richtig / 10. falsch (auch nachwachsende Rohstoffe wie Kokos- oder Sojaöl) / 11. richtig lehrerinformation OS-5

6 Arbeitsblätter 6-9: Infoblätter zu den Waschmittel-Inhaltsstoffen Diese Infoblätter dienen als inhaltliche Basis zur Auseinandersetzung mit den unterschiedlichen Waschmittel-Inhaltsstoffen. Teilen Sie Ihre SchülerInnen in 4 Gruppen. Jede dieser Gruppen erhält die Aufgabe, sich mit einer Inhaltsstoffgruppe anhand des Infoblattes sowie zusätzlicher Recherche intensiv auseinander zu setzen. Die Ergebnisse sollen schließlich vor den anderen SchülerInnen präsentiert werden. Arbeitsblatt 6: Wasserenthärter Zusatzinformationen: -) Die Einheiten für Wasserhärte: - d = Grad deutscher Härte - internationale Einheit: mmol/l = Millimol Erdalkali-Ionen pro Liter Wasser -) Wasserhärte in Österreich Laut aktuellen Untersuchungen liegt Österreich durchschnittlich im mittleren Härtebereich zwischen 7,3 und 14 dh. (Quelle: Presseaussendung des BMLFUW vom Originaltext im Internet unter der Adresse Wassertest.pdf) Es gibt allerdings Regionen, die von diesen Durchschnittswerten wesentlich abweichen. - Hartwasserzonen: Nördliches Umfeld Wiens (Klosterneuburg, Stockerau etc.) 30 dh - Weichwasserzonen: Millstatt und Umgebung Nördliches Mühlviertel 5 dh -) Arten von Wasserhärte - Die temporäre bzw. Carbonathärte wirkt sich erst beim Erhitzen aus. Der Kalk setzt sich hauptsächlich an den Heizspiralen und Heizflächen ab. Ca HCO 3 - CaCO 3 + H 2 O + CO 2 - Die permanente Härte überdauert auch das Erhitzen. Teilweise bildet sie sich sogar erst aufgrund von Niederschlägen, die sich während des Erhitzens lösen (z.b. Sulfate wie Gips, Phosphate oder Silicate). lehrerinformation OS-6

7 -) Negativwirkung von Calcium- und Magnesium-Ionen Die Grenzflächenaktivität von Tensiden wird durch Härte bildende Ionen beeinträchtigt. So wurde etwa Seife durch Calcium-Ionen zu schwer löslicher Kalkseife: 2 H 3 C - (CH 2 ) 16 - COO - + Ca 2+ (H 3 C - (CH 2 ) 16 - COO) 2 Ca Seifenanion Kalkseife Kalkseife verfügt über keine Tensideigenschaften mehr. Das heißt, die so genannte gefällte Seife muss durch weitere Seifenzugabe ersetzt werden, um die gleiche Waschleistung wie bei weichem Wasser zu erzielen. Calcium-Ionen bilden mit Sulfat-Ionen schwer löslichen Gips: Ca 2+ + SO H 2 0 CaSO 4. 2 H 2 0 Bei Temperaturen über 60 C bildet sich aus wasserlöslichem Calciumhydrogencarbonat schwer lösliches Calciumcarbonat, landläufig auch Kalk genannt: Ca(HCO 3 ) 2 > CaCO 3 + CO 2 + H 2 0 Kalk bildet sich aufgrund der dort vorherrschenden hohen Temperaturen besonders leicht an den Heizstäben. Die Kalkablagerungen wirken als Isolator, dadurch ist zum Aufheizen der Waschlauge ein höherer Energieverbrauch notwendig; es kann passieren, dass die Heizstäbe aufgrund dieser besonderen Leistungsanforderung durchbrennen. Metall-Ionen verbessern die Haftung von Schmutz an Oberflächen. Positive Metall-Ionen wirken als Vermittler zwischen negativ polarisierten Oberflächen und negativ polarisierten Schmutzbestandteilen. Schwermetall-Ionen bewirken außerdem den Zerfall von Bleichmitteln, deren Wirkung noch vor dem Waschvorgang verloren geht. - Waschen mit weichem Wasser Vor einigen Jahren wurde diskutiert, nur mehr enthärtetes Wasser zum Wäschewaschen einzusetzen. Sowohl TechnikerInnen als auch ÖkologInnen widersprachen der Sinnhaftigkeit dieser Maßnahme. lehrerinformation Derzeit sind 3-4 Schwemmgänge für ein optimales Waschergebnis notwendig, bei der Verwendung von weichem Wasser müsste diese Zahl auf mindestens 6 OS-7

8 erhöht werden. Dies würde einen weit höheren Wasser- und Energieverbrauch mit sich bringen. Der Verschmutzungsgrad der Wäsche kann die Wasserhärte um bis zu 10 dh erhöhen. Arbeitsblatt 7: Bleichmittel und Bleichaktivatoren Zusatzinformationen: In Südeuropa wurde auch die Methode der Chlorbleiche eingesetzt. In Österreich gibt es keine Waschmittel, die Chlorbleiche enthalten. Obwohl Chlorbleiche in den Waschmitteln für die österreichischen Haushalte nie Verwendung gefunden hat, gab es lange Zeit eine heftige Gegenbewegung. Dies hat dazu geführt, dass die Waschmittelindustrie auf den Verpackungen lange Zeit den Vermerk ohne Chlor angebracht hat. Arbeitsblatt 8: Enzyme Arbeitsblatt 9: Spezialwirkstoffe Zusatzinformationen zu den Aufhellern: Die Summe aller von einem Gegenstand reflektierten Wellenlängen bezeichnet man als Remission. Eine schwarze Fläche remittiert 0 % des sichtbaren Lichts, das heißt, von der Oberfläche geht kein sichtbares Licht aus. Dem gegenüber hat eine weiße Fläche eine Remission von rund 80 %. Das menschliche Auge ist als Messinstanz für Farbe kein objektives Messkriterium. Das europäische Durchschnittsauge nimmt zum Beispiel bei weißer Oberfläche einen größeren Weißeindruck wahr, wenn in der Remission mehr bläuliche Wellenlängen enthalten sind. Wird ein weißes Blatt Papier mit UV-Licht bestrahlt, so kann das menschliche Auge es nicht sehen. Wird das selbe Papier mit einem Aufheller beschichtet, so wird es vom menschlichen Auge in einem bläulichen Licht wahrgenommen. lehrerinformation OS-8

9 Arbeitsblatt 10/Overheadfolie 6: Waschmittel im Vergleich Nachdem sich die SchülerInnen intensiv mit den einzelnen Bestandteilen von Waschmitteln auseinander gesetzt haben, sollen sie versuchen, den verschiedenen Waschmitteltypen die richtigen Bestandteile zuzuordnen. Arbeitsblatt 11: Voll oder spezial? Fest oder flüssig? Dieses Arbeitsblatt dient als abschließende Wiederholung der wesentlichen Unterschiede zwischen den verschiedenen Waschmitteln. Lösungen: richtig/falsch/richtig/richtig/richtig/falsch/falsch/falsch/richtig/richtig/ richtig Ein Tipp: Lassen Sie Ihre SchülerInnen unterschiedliche Slogans bzw. Werbelinien für pulverförmiges und flüssiges sowie Voll- und Spezialwaschmittel sammeln. Unterscheiden sich die Argumente der Werbemacher? Wird für pulverförmige Waschmittel anders geworben als für flüssige? Für Vollwaschmittel anders als für Spezialwaschmittel? Die Rechercheergebnisse der SchülerInnen können Grundlage für eine anschließende Diskussion des optimalen Einsatzes der unterschiedlichen Waschmittel sein. Zusatzinformationen: Flüssige Vollwaschmittel enthalten meist mehr Tenside als pulverförmige. Dennoch schneidet pulverförmiges Vollwaschmittel was das Waschergebnis betrifft bei Expertenuntersuchungen besser ab. Pulverförmiges Vollwaschmittel hat allerdings auch einen Nachteil gegenüber flüssigem: Spült die Waschmaschine nicht optimal, so können weiße Ränder oder Flecken auf dem Waschgut entstehen. Diese werden von den Enthärtern verursacht. Auf weißer Wäsche sind diese Flecken bzw. Ränder allerdings nicht zu sehen. Vollwaschmittel enthalten in der Regel Bleichmittel, das die Farben beeinträchtigen kann. Daher sollte Buntwäsche mit Colorwaschmittel gewaschen werden. Bei Kompaktwaschmitteln werden Rieselhilfsstoffe weggelassen, diese sind damit weniger belastend für die Umwelt. lehrerinformation OS-9

10 Overheadfolie 7: Der Waschkreis Diese Overheadfolie gibt einen abschließenden Überblick über den Waschkreis: die vier Einflussfaktoren auf das Waschergebnis. Zusatzinformationen: Moderne Waschmittel erzielen bereits bei niedrigen Temperaturen ein optimales Waschergebnis. Normal verschmutzte Buntwäsche kann bei 40 C ausreichend gereinigt werden. Experten sprechen davon, dass vom Waschergebnis her eine heutige Wäsche bei 60 C einer Kochwäsche bei 90 C vor 12 Jahren entspricht. Bei der Waschmitteldosierung sollte immer auf die Dosierungsempfehlung geachtet werden. Zu viel Waschmittel belastet unsere Umwelt, zu wenig entfernt den Schmutz nicht. Die Waschtrommel sollte ausreichend befüllt werden. Dies ist nicht nur ökologischer und spart Geld: Durch die Reibung der Textilien aneinander wird die mechanische Waschwirkung, vor allem bei Baumwolle, wesentlich verbessert. Versuche 1-7: Versuche rund um Waschmittel Die nachfolgenden Versuche dienen zum besseren Verständnis. Geben Sie Ihren SchülerInnen die Aufgabe, ein Versuchsprotokoll mit Ergebnis und Analyse/chemischer Erklärung zu führen. Bei der Auswertung sind die SchülerInnen gezwungen, ihr theoretisches Wissen in einem praktischen Zusammenhang anzuwenden. Bei allen Versuchen wurde darauf geachtet, dass in erster Linie einfach greifbare, in allen Haushalten vorhandene Materialien benötigt werden. Versuch 1: Tenside am Prüfstand Ergebnis: -) Versuch 1: Die Pfefferkörner sinken ab. -) Versuch 2: Fett und Wasser können sich verbinden. -) Versuch 3: Zuerst lässt sich der Zimt nicht entfernen. Das heraustropfende Wasser ist klar. Danach ist das heraustropfende Wasser trüb. lehrerinformation OS-10

11 Analyse: -) Versuch 1: Das Waschmittel/die Tenside verringert/n die Oberflächenspannung des Wassers. -) Versuch 2: Eine Emulsion entsteht. -) Versuch 3: Die Tenside im Waschmittel haben die Zimtteilchen erst benetzt und danach zerkleinert. So können diese teilweise durch die Filterporen gelangen. Versuch 2: Wasserenthärter im Vollwaschmittel Ergebnis: Das Wasser hat nach Durchlaufen des Vollwaschmittels eine geringere Härte. Analyse: Die Zeolithe ersetzen die Calcium-Ionen des harten Wassers durch Natrium-Ionen. Das Wasser wird dadurch weicher. Versuch 3: Bleichmittel - Wirkung von Wasserstoffperoxid Ergebnis: -) Versuch 1: Nach kurzer Zeit entfärbt sich die Lösung. -) Versuch 2: Nach ein bzw. zwei Versuchen verläuft die Probe positiv. Analyse: In dem Kristallgitter des Natriumcarbonats im Natriumcarbonat-Peroxihydrat (2 Na2CO3. 3 H2O2) ist Wasserstoffperoxid enthalten. Dieses wird beim Lösen des Fleckensalzes im Wasser freigesetzt. Die Bleichwirkung des Wasserstoffperoxid ist von der Temperatur abhängig: -) Bei niedriger Temperatur kommt es zum Bleicheffekt: H 2 O 2 H. +. OOH H 2 O 2 2 HO. -) Bei zu hoher Temperatur (> 80 C) wird elementarer Sauerstoff freigesetzt. Diese Wirkung ist nicht erwünscht. 2 H 2 O 2 2 H O 2 lehrerinformation OS-11

12 Versuch 4: Alkalien, Tenside und Bleichmittel in Vollwaschmitteln Ergebnis: -) ph-wert: Die ph-werte von Reagenzglas 1 und 2 sind höher als jene von 3. -) Schütteln: Bei Reagenzglas 1 und 2 kommt es zu Schaumbildung à Tenside. -) Tinte: Sobald die Tinte zu Boden gesunken ist, entfärbt sich die Tinte im bleichmittelhaltigen Vollwaschmittel nach und nach. Analyse: -) Höhere ph-werte lassen auf den Zusatz von gut löslichen Alkalien schließen. -) Tenside vermindern die Oberflächenspannung zwischen Wasser und Luft. Dadurch kommt es beim Schütteln zu Schaumbildung. -) Der Tintenfarbstoff wird in der bleichmittelhaltigen Vollwaschmittellösung oxidativ zerstört. Versuch 5: Optische Aufheller Ergebnis: Unter der UV-Lampe ist bei bei der Nummer 2, die auf das Filterpapier Nummer 2 gepinselt wurde, deutlich ein blau fluoreszierendes Licht ersichtlich. Analyse: Optische Aufheller wandeln einen Teil des unsichtbaren UV-Lichts in sichtbares Licht um. Sie absorbieren nicht sichtbares UV-Licht und emittieren an dessen Stelle sichtbares blaues Licht. Beim Papier entsteht dadurch ein Weißeindruck. Unter der UV-Lampe wird der bläuliche Schein des fluoreszierenden Lichtes ersichtlich. Versuch 6: Der Farbübertragungsinhibitor Ergebnis: Das Stoffstück, das im Colorwaschmittel eingelegt war, zeigt deutlich weniger Spuren des blauen Farbstoffs. Analyse: Colorwaschmittel enthält einen höheren Anteil an Farbübertragungsinhibitoren. lehrerinformation OS-12

13 Versuch 7: Eine Waschlauge aus Asche Ergebnis: Der Ruß löst sich vom Leinen. Analyse: Holzasche enthält Pottasche (K 2 CO 3 ). In wässriger Lösung wirkt diese alkalisch. K 2 CO 3 + H 2 O 2 K + + HCO OH - Ein Teil der Fettverschmutzungen wird zu den Kaliumsalzen der Fettsäuren und Glycerin hydrolysiert. lehrerinformation OS-13

14 ZUR FALSCHEN ZEIT AM FALSCHEN ORT Was ist Schmutz? Das ist eine Frage, auf die es unterschiedliche Antworten gibt. Schmutz wird unter anderem definiert als Materie bzw. Substanz, die sich zur falschen Zeit am falschen Ort befindet. Stellt sich allerdings die Frage, wer entscheidet, welcher Ort bzw. welche Zeit richtig oder falsch sind. Diese Definition von Schmutz ist demgemäß eine personenzentrierte: d.h. sie wirkt nur im Zusammenspiel zwischen Betrachter und Objekt und kann auch je nach Betrachter unterschiedlich ausfallen. Das Ergebnis des Betrachters ist vom Kulturkreis abhängig, aus dem der mit potentiellem Schmutz Konfrontierte stammt, es ist abhängig von dessen hygienischen Maßstäben. Laut Untersuchung des Offenbacher Marplan-Institutes greifen nur 62% der Männer täglich zu einer frischen Unterhose. Die 14- bis 54-jährigen Männer wechseln noch beinahe täglich, bei den älteren Männern wechselt nur mehr jeder Zweite täglich seine Unterhose. 4,5% finden überhaupt, dass ein Wechsel pro Woche ausreichend ist. Bei den Frauen wechseln 80% ihre Unterwäsche täglich (14- bis 34-Jährige: 90%, 35- bis 54-Jährige 85%, ältere Frauen: 67%). 2,1% sind der Ansicht, dass ein wöchentlicher Wechsel ausreichend ist. Versuchen Sie, Beispiele für unterschiedliches Hygieneempfinden unterschiedlicher Kulturen zu finden! Suchen Sie objektzentrierte Definitionen von Schmutz, die eine Eingrenzung des Begriffes ermöglichen und die grundsätzliche Klassifizierung nicht zu einem großen Teil von subjektiven Kriterien des Betrachters abhängig machen. arbeitsblatt OS-1/1

15 DIE CHEMIE DES SCHMUTZES Wäscheschmutz umfasst alles, was nicht grundsätzlich zur Wäsche gehört, was als unangenehm empfunden wird bzw. was aus hygienischen Gründen entfernt werden sollte. Sowohl Menge als auch Zusammensetzung des Schmutzes resultieren aus den Umwelteinflüssen und dem soziokulturellen Umfeld des Schmutzproduzenten. Was gibt es an Schmutz? Schmutz hat eine Vielzahl unterschiedlicher Erscheinungsformen und unterschiedlicher Zusammensetzungen. Waschtechnisch wird Wäscheschmutz nach Art und Höhe der zu dessen Entfernung notwendigen Waschleistung in zwei große Gruppen unterteilt: Wasserlöslicher und -quellbarer Schmutz Diese Schmutzarten lassen sich mit Hilfe von Wasser lösen bzw. entfernen. Enzymatische Prozesse mit Proteasen und Amylasen unterstützen diesen Vorgang. Allerdings sind nur rund 20-25% des anfallenden Wäscheschmutzes wasserlöslich. Nicht wasserlöslicher Schmutz Waschbarer Schmutz Zur Entfernung dieser Schmutzarten (Pigment-, Fett-, Eiweiß- und Kohlenhydratschmutz) reicht Wasser allein nicht aus. Mit Hilfe von Tensiden wird der Schmutz dispergiert bzw. emulgiert. Nicht waschbarer Schmutz Bleichbarer Schmutz: Die Farbstoffe im Schmutz sind nicht waschbar, können aber gebleicht werden. Nicht bleichbarer Schmutz: Diese Verschmutzungen können weder gewaschen, noch gebleicht werden. Schmutz ist optimaler Nährboden für Bakterien, Keime und Viren. Für Menschen mit einen gesunden Immunsystem stellen herkömmliche Verschmutzungen keine Gefährdung dar. Auf ausreichende Hygiene, regelmäßiges Wechseln der Wäsche und gründliches Reinigen sollte allerdings auf alle Fälle geachtet werden. Mit dem Alter, der längeren Einwirkzeit, ändern sich auch die Eigenschaften von Schmutz: Der Schmutz trocknet - die Löslichkeit oder Dispergierbarkeit nimmt ab. Der Schmutz haftet besser an der Oberfläche und dringt tiefer ein. Organischer Schmutz kann von Mikroorganismen zersetzt werden. Dabei entstehen neue Anschmutzungen und oft Gerüche. arbeitsblatt OS-2/1

16 Wie haftet Schmutz? Drei Komponenten tragen zur Haftung des Schmutzes auf der Textilfaser bei: Mechanische Komponente: Einlagerung des Schmutzes zwischen den Fasern: der Schmutz klemmt sich in die Faserhohlräume und geht mit der Faser leichte Bindungen ein. Intermolekulare Wechselwirkungen: Schmutzhaftung durch van der Waalsche- und Coulombsche Kräfte (elektrostatische Aufladungen und Ionenbildung) bzw. Dipolkräfte zwischen Schmutz und Textilfaser Chemische Bindungen an den Fasersubstanz: z.b. H-Brücken mit Carboxylgruppen bei Cellulosefasern Stellen Sie Ihr theoretisches Wissen rund um die unterschiedlichen Haftungskomponenten auf die Probe und ergänzen Sie die nachfolgenden Beschreibungen. Durch die Anziehung..... Bereiche halten Dipolmoleküle fest zusammen. Aufgrund dieser..... Anziehungskräfte vereinigen sich die Dipolmoleküle zu größeren Molekülverbänden: Der Bereich des einen Dipols hält den.... Bereich des benachbarten Dipols fest. Zur Überwindung dieser Anziehungskräfte ist eine hohe Schmelz- bzw. Verdampfungsenthalpie aufzubringen. Die... dieser Stoffe liegen daher bei weitem höher als bei unpolaren Stoffen vergleichbarer Molekülmasse. Skizzieren Sie abschließend ein einfaches Beispiel für ein Dipol-Molekül. arbeitsblatt OS-2/2

17 WAS FÜR EIN SCHMUTZ!? weg mit dem schmutz Versuchen Sie, die unterschiedlichen Schmutzarten den richtigen Kategorien zuzuordnen: wasserunlöslich waschbar Eiweißschmutz wasserlöslich Pigmentschmutz Fettschmutz Kohlenhydratschmutz nicht waschbar bleichbarer Schmutz nicht bleichbarer Schmutz Asche Blut Brei Ei Erde Farben Früchte Gemüse Gras Hautfett Hautschuppen Kaffee Kakao Kosmetika Lacke Mehl Metalloxide Milch Mineralöle Obst Rotwein Ruß anorg. Salze Schmalz Schweiß Speiseöle Stärke Staub Tee Teer Urin Zucker overheadfolie OS-3/1

18 WAS FÜR EIN SCHMUTZ?! wasserunlöslich waschbar Eiweißschmutz wasserlöslich Pigmentschmutz Fettschmutz Kohlenhydratschmutz nicht waschbar bleichbarer Schmutz nicht bleichbarer Schmutz Asche Blut Brei Ei Erde Farben Früchte Gemüse Gras Hautfett Hautschuppen Kaffee Kakao Kosmetika Lacke Mehl Metalloxide Milch Mineralöle Obst Rotwein Ruß anorg. Salze Schmalz Schweiß Speiseöle Stärke Staub Tee Teer Urin Zucker overheadfolie OS-1/1

19 SCHMUTZWÄSCHE WÄSCHESCHMUTZ overheadfolie OS-2/1

20 WEG MIT DEM SCHMUTZ! Beim Wäschewaschen müssen unterschiedlichste Schmutzarten entfernt werden. Damit dies möglich ist, enthalten moderne Waschmittel verschiedene Inhaltsstoffe. Tenside Tenside gehören zu den wichtigsten Waschmittelbestandteilen; sie senken die Oberflächenspannung und entfernen fetthaltige Flecken aus der Wäsche. Wasserenthärter (Gerüst- bzw. Aufbaustoffe) So genanntes hartes Wasser enthält viel Ca2+ und Mg2+-Ionen, die Kalkflecken an der Wäsche und in der Waschmaschine verursachen können und die Waschkraft vermindern. Deshalb enthalten Waschmittel Wasserenthärter, die diese Ionen binden können und so weiches Wasser erzeugen. Früher wurden Phosphate verwendet, die teilweise zu einer Überdüngung von stehenden Gewässern und damit zu einem Sauerstoffmangel im Wasser und zu einer Schädigung von Fischen und anderen Wasserlebewesen geführt haben. Moderne Wasserenthärter sind umweltverträglich, heute werden in Wasserenthärtern Ersatzstoffe wie etwa Zeolith eingesetzt. Bleichmittel und Bleichaktivatoren Bleichmittel spalten bei hohen Wassertemperaturen atomaren Sauerstoff ab. Dieser bleicht Tee-, Wein- und Obstflecken. Mit Hilfe von Bleichaktivatoren setzt dieser Prozess bereits bei niedrigeren Wassertemperaturen ein. Enzyme Sie verdauen bei niedriger Temperatur Eiweiß-, Fett- und Kohlehydratflecken. Spezialwirkstoffe Die Spezialwirkstoffe beeinflussen den Waschvorgang bzw. das Waschergebnis in unterschiedlicher Hinsicht. Zu den Spezialwirkstoffen zählen: Optische Aufheller Vergrauungsinhibitoren Schmutzabweisende Zusätze Farbstoffübertragungsinhibitoren Schaumregulatoren Duftstoffe Füllstoffe und Lösungsmittel Füllstoffe und Lösungsmittel haben die Aufgabe, die Lagerfähigkeit von Waschpulver bzw. flüssigem Waschmittel zu verbessern. Sie wirken sich auf die Konsistenz des Waschmittels aus. arbeitsblatt OS-4/1

21 PULVERFÖRMIGES VOLLWASCHMITTEL Eine Rezeptur 7-25% Tenside Anionische Tenside (Alkylsulfat) Nichtionische Tenside (Polyethylen, Glykolether, Alkylpolyethylenglykolether) 20-55% Wasserenthärter Zeolith Polycarboxylate Soda 10-25% Bleichmittel Natriumpercarbonat Bleichaktivatoren (TAED) 2-7% Spezialwirkstoffe und Enzyme Enzyme (Protease, Amylase) Optische Aufheller (BO - Bis-(benzoxazol-2-yl) Bleichstabilisatoren (Aminotrimethylenphosphonat) Vergrauungs- und Schauminhibitoren (CMC) Duftstoffe (Anisaldehyd, Benzylacetat, Citronellol) Farbstoffe 0-20% Rieselhilfsstoffe Natriumsulfat (kein Einsatz bei Kompaktwaschmitteln) overheadfolie OS-3/1

22 TENSID-TEST Wie gut wissen Sie über die Tenside Bescheid? Kreuzen Sie an, welche der nachfolgenden Aussagen korrekt sind und welche nicht. 1. Wasser besitzt eine hohe Oberflächenspannung. richtig falsch 2. Tenside setzen die Grenzflächenspannung zwischen zwei Phasen herab. 3. Ein Tensid besteht aus einem hydrophoben und einem hydrophilen Teilchen, es besitzt damit einen amphiphoben Charakter. 4. Das hydrophobe Teilchen ist wasserunlöslich, wasserabstoßend und fettunlöslich. 5. Das hydrophile Teilchen ist wasserfreundlich, wasserlöslich und lipophob. 6. Der Kopf des Tensids ist hydrophil, der Schwanz lipophil. 7. Bei den anionischen Tensiden ist der hydrophobe Molekülteil der Oberfläche abgewandt. 8. Anionische Tenside verfügen über eine hohe Wasserlöslichkeit, daher sind sie Grundstoff für Seife, Waschmittel, Geschirrspülmittel und Shampoos. 9. Bei den kationischen Tensiden ist der hydrophobe Tensidteil nach außen gerichtet. Aufgrund der positiven Ladung der kationischen Tenside wird das Abstoßungspotenzial zwischen Schmutz und Textilgut stark reduziert. Kationische Tenside werden vor allem in Weichspülern eingesetzt. 10. Erdöl ist der Rohstoff, aus dem Tenside gewonnen werden. 11. Auch der menschliche Körper produziert Tenside: täglich 20 g Gallensäuren. arbeitsblatt OS-5/1

23 Benetzung WIRKUNGSWEISE VON TENSIDEN Schmutz Waschmittel/Tenside Wasser Textilfaser Waschmittelzugabe Ablösung des Schmutzes Micellen und Abtransport overheadfolie OS-4/1

24 TENSID-ARTEN Anionische Tenside Kationische Tenside Amphotere Tenside Nichtionische Tenside overheadfolie OS-5/1

25 WASSERENTHÄRTER (Gerüst- bzw. Aufbaustoffe) Ohne Wasser geht nichts Dem Wasser kommen beim Prozess des Wäschewaschens wesentliche Aufgaben zu. Es muss die wasserlöslichen Schmutzteile lösen. das Waschmittel zum Waschgut, das heißt zur verschmutzten Wäsche transportieren. die mechanische Bewegung und die Temperatur auf das Waschgut übertragen. den von der Faser abgelösten Schmutz aufnehmen. Die Qualität des Wassers Die Qualität des Wassers als Saubermacher ist vom Anteil der Erdalkalien abhängig. Je höher der Anteil an Calcium und Magnesium, umso schlechter die Reinigungsqualität des Wassers. Das so genannte harte Wasser bildet Kesselstein (Silicate, Carbonate wie CaCO3 oder MgCO3) und Kalkseifen (schwer lösliche Mg- bzw. Ca-Salze der langkettigen Fettsäuren). Gemessen wird die Wasserhärte in der Einheit dh. 1 dh entspricht 0,18 mmol/l Erdalkalien. Das sind 7,1 mg Ca 2+ - oder 4,3 mg Mg 2+ -Ionen pro Liter Wasser. Folgende Wasserhärtebereiche unterscheiden wir: Härtebereich 1 Weiches Wasser 0-7 dh Härtebereich 2 Mittelhartes Wasser 8-14 dh Härtebereich 3 Hartes Wasser dh Härtebereich 4 Sehr hartes Wasser > 21 dh Wichtigster Faktor für den Erdalkaligehalt ist die Herkunft des Wassers: So ist etwa Wasser aus Kalk-, Gips- und Dolomitgebieten besonders hart, ebenso Wasser in der Nähe von Müllhalden (beim Fäulnisprozess wird viel Kohlenstoffdioxid freigesetzt, dieses wirkt kalklösend). Sehr weiches Wasser findet man in Gebieten mit Basalt, Sandstein und Granitböden. Österreichische Haushalte waschen zu einem Großteil mit Wasser des Härtebereichs 2. arbeitsblatt OS-6/1

26 Die Enthärter Enthärter haben die Aufgabe, die Härte bildenden Ca 2+ - und Mg 2+ -Ionen aus dem Wasser bzw. aus dem Schmutz zu lösen. Der größte Anteil fällt dabei der Entfernung der Ca 2+ -Ionen zu. Einer der wichtigsten und nach heutigem Stand auch umweltverträglichsten Enthärter ist Zeolith. Der wasserunlösliche Kristall wirkt als Ionenaustauscher: Er verfügt über Hohlräume, die mit Natrium-Ionen angereichert sind. Diese werden beim Waschen gegen Calcium- und Magnesium-Ionen ausgetauscht. Um eine zusätzliche Komplexierung zu erzielen, werden in Waschmitteln Polymere als so genannte Cobuilder hinzugefügt. Die Polymere nehmen Caund Mg-Ionen auf, transportieren sie durch die Waschflotte und geben sie an den Ionenaustauscher Zeolith ab. Ca- und Mg-Ionen Natrium-Ionen Na-Ionen Magnesium-Ionen Calcium-Ionen arbeitsblatt OS-6/2

27 BLEICHMITTEL UND BLEICHAKTIVATOREN Farbverschmutzungen organischen Ursprungs, wie etwa Flecken von Kaffee, Obst, Wein etc. haften meist sehr fest am Gewebe. Zum Entfernen solcher hartnäckigen Flecken reichen Tenside alleine nicht aus. Hier müssen Bleichmittel eingesetzt werden. Moderne Bleichmittel zerstören den Schmutz durch Oxidation. Allerdings rücken Bleichmittel auch den Textilfarbstoffen zu Leibe. In Feinwaschmitteln sollten daher keine Bleichmittel enthalten sein. Die Geschichte der Wäschebleichung Die erste Bleichmethode war die so genannte Rasenbleiche : Wäsche wurde auf dem Rasen ausgebreitet und über einen längeren Zeitraum immer wieder befeuchtet. Durch die Einwirkung der Sonnenstrahlen und die Freisetzung von Sauerstoff wurden die Farbstoffe oxidativ zerstört die Flecken wurden ausgebleicht. Diese Methode ist Grund dafür, warum sich die Wäschereien bzw. die Wäscher und Waschfrauen in Großstädten wie Wien bis Ende des 18. Jahrhunderts am Stadtrand angesiedelt haben. Zu Beginn des 19. Jahrhunderts wurde das Bleichmittel Natriumperborat entwickelt, das bis heute zu den wichtigsten seiner Art zählt. Der Bleichprozess war ab diesem Zeitpunkt integrativer Bestandteil des Waschvorgangs. Das moderne Bleichmittel Atomarer Sauerstoff [O] in gebundener Form ist der wichtigste Bestandteil von Bleichmitteln. Konjugierte Doppelbindungen, die für die Farbgebung verantwortlich sind, werden gespalten und hydroxyliert. Der Farbstoff verliert damit seine Faserhaftung, die Wasserlöslichkeit wird erhöht. Gleichzeitig leisten einige Bleichmittel aufgrund ihrer stark oxidierenden Wirkung auch noch einen wesentlichen Beitrag zur Keimabtötung. Percarbonat Bei Temperaturen ab 60 C reagiert das abgespaltene H 2 O 2 der Percarbonat, indem es aktiven Sauerstoff freisetzt. Dabei entsteht Wasserstoffperoxid, das in der alkalischen Waschlauge unter Bildung von aktivem Sauerstoff zerfällt. H 2 O 2 + OH - H 2 O + HO 2 - HO 2 - OH - + [O] arbeitsblatt OS-7/1

28 Die Wirkung von Natriumpercarbonat Natriumpercarbonat ist eine Anlagerungsverbindung von Wasserstoffperoxid (H 2 O 2 ) an Natriumcarbonat (Soda: Na 2 CO 3 ): 2 Na 2 CO 3. 3 H 2 O 2 Ab einer Wärmeeinwirkung von 50 C wird das Wasserstoffperoxid wieder abgespalten und zerfällt zu Wasser und aktivem Sauerstoff. Je höher die Temperatur, umso stärker die Reaktion. Beim Waschvorgang in der Waschmaschine setzt Natriumpercarbonat ab einer Temperatur von 60 C Sauerstoff frei. Der frei werdende Sauerstoff wirkt bei bleichbaren Flecken wie Grasflecken, Obstflecken, Tee- oder Rotweinflecken. Durch Oxidation werden die Farbstoffe farblos. Teilweise werden auch fleckenbildende Substanzen in wasserlösliche überführt und können so mit der Waschlauge ausgeschwemmt werden. Bleichmittelaktivatoren Bei einer Temperatur von C wird mit Percarbonat eine optimale Bleichwirkung erzielt. Nachdem mit den heutigen Waschmitteln nur mehr Waschtemperaturen bis max. 60 C notwendig sind, um ein optimales Waschergebnis zu erzielen, musste ein Weg gefunden werden, um diese Temperatur herabzusetzen. Bleichaktivatoren haben genau diese Aufgabe: Sie ermöglichen den Bleichprozess bereits bei niedrigeren Temperaturen. Aktivatoren wie etwa TAED (Tetraacetylendiamin), der wichtigste Vertreter dieser Waschmittelinhaltsstoffgruppe, bilden in der alkalischen Waschlauge durch Reaktion mit dem Percarbonat bereits bei niedrigeren Temperaturen bleichaktive Verbindungen: Peroxoessigsäure. O O H C 3 C 3 C H C O N CH 2 CH 2 N C C O CH 3 CH 3 TAED OH Na + OH B O O O O B OH OH 2 - Na + H H 3 C C O O N CH 2 CH 2 N C H Diacetylethylendiamin CH 3 O + 2 H 3 C C OOH Peressigsäure Dadurch wird bereits bei einer Waschtemperatur von 40 C ein optimales Bleichergebnis erzielt. arbeitsblatt OS-7/2

29 ENZYME Vor allem Eiweiß-, Fett- und Stärkeverschmutzungen sind wenn sie einmal eingetrocknet sind mit Tensiden oder auch Bleichmitteln nicht mehr zu entfernen. Enzyme sind hochmolekulare Proteine, die von allen lebenden Zellen gebildet werden und die Stoffwechselvorgänge steuern. Sie sind vollständig abbaubare, ungiftige Biokatalysatoren, die chemische Reaktionen leiten und beschleunigen im Fall des Wäschewaschens geht es konkret um den Abbau organischer Stoffe bzw. Verschmutzungen. Die Enzyme spalten große wasserunlösliche Moleküle in kleinere Fragmente. Diese können anschließend leicht aus dem Gewebe ausgewaschen werden. Der große Vorteil ist, dass das Enzym bei diesem Vorgang nicht verbraucht wird, das heißt es löst sich nach der Reaktion wieder ab und beginnt mit dem Prozess von Neuem. Enzyme sind grundsätzlich temperatur- und ph-wert-abhängig. Ihre beste Wirksamkeit erzielen sie zwischen 20 und 65 C. Je nach Enzym kann ein gröberes Abweichen der optimalen Einsatztemperatur zu einem wesentlichen, evt. auch vollständigen Verlust der Wirksamkeit führen. Das ph-optimum liegt zwischen ph 9 und ph 11. In den letzten Jahren wurde daran gearbeitet, diese Abhängigkeiten immer mehr zu reduzieren. Nachdem es sich bei Enzymen um denaturierbare Proteine handelt, muss bei der Dosierung der unterschiedlichen Waschmittelbestandteile in der Produktion vorsichtig vorgegangen werden: Oxidierende Bleichmittel, Enthärter, aber auch Tenside müssen auf die Enzyme abgestimmt werden, damit diese ihre Wirkung nicht verlieren. In Waschmitteln werden vier unterschiedliche Enzyme eingesetzt: Proteasen: zerlegen Eiweiß Amylasen: bauen Stärke ab Lipasen: spalten Fett Cellulasen: glätten Baumwollfasern arbeitsblatt OS-8/1

30 Proteasen Proteasen machen den größten Anteil der eingesetzten Enzyme aus. Sie bewirken eine Aufspaltung der Eiweiß-Peptidbindungen in wasserlösliche Bestandteile: 1 Faser 2 Protease Eiweißverschmutzung 3 4 Peptidbindung R O H R O H C CH N C CH N C CH N C CH N C O H R O H R O Proteasen H O 2 R O H R O H OH C CH N H OH C CH N H OH C CH N H OH C CH N H O H R O H R einzelne Aminosäuren arbeitsblatt OS-8/2

31 Amylasen Amylasen bauen Kohlenhydratverschmutzungen ab, zu diesen zählen unter anderem Schokolade- oder auch Grasflecken. Lipasen Lipasen spalten Fett, sie zersetzen Triglyceride zu Fettsäuren, Mono- und Diglyceriden und Glycerin. Cellulasen Cellulasen finden ihre Verwendung in Spezialwaschmitteln. Geschädigte Cellulosefasern werden zu Glucose abgebaut. Dadurch kommt es bei baumwollhaltigen Textilien zur Entfernung von Fusseln (Mikrofibrillen). ohne Cellulase mit Cellulase arbeitsblatt OS-8/3

32 SPEZIALWIRKSTOFFE Optische Aufheller Optische Aufheller haben die Aufgabe, den natürlichen Gelbstich von weißer Wäsche, der sich nach mehrmaligem Waschen ergibt, zu kompensieren. Damit ermöglichen sie eine Reduktion des Bleichmitteleinsatzes. Das Sonnenlicht besteht aus einem Spektrum elektromagnetischer Wellen. Dies Spektrum geht von 290 bis nm. Das unsichtbare UV-Licht geht von 290 bis 400 nm; es macht etwa 3-5 % des natürlichen Sonnenlichts aus. Der Bereich von 400 bis 700 nm umfasst das für das menschliche Auge sichtbare Licht; dieses hat einen Anteil von rund 50 % der Sonneneinstrahlung. Je mehr sichtbares Licht von einem Gegenstand reflektiert wird, umso heller erscheint es dem menschlichen Auge. Fluoreszierende Aufheller wandeln einen Teil des unsichtbaren UV-Lichts in sichtbares Licht um: Sie absorbieren nicht sichtbares UV-Licht und emittieren an dessen Stelle sichtbares blaues Licht. Das heißt, dass das Wäschestück verstärkt blaues Licht abstrahlt der Weißeindruck der Wäsche verstärkt sich. Colar- und Spezialwaschmittel enthalten keine Aufheller. Vergrauungsinhibitoren Vergrauungsinhibitoren haben die Aufgabe, die Wiederanlagerung von abgelöstem Schmutz, vor allem Pigmentschmutz, auf der Wäsche zu verhindern. arbeitsblatt OS-9/1

33 Bei Baumwolle wird CMC (Carboxylmethylcellulose) als Vergrauungsinhibitor eingesetzt. CMC wird auf den Baumwollfasern adsorbiert, es ummantelt die Faser mit einer Schutzschicht, die eine erneute Schmutzablagerung aus der Waschlauge unmöglich macht. Gleichzeitig stabilisiert CMC auch schmutzhaltige Emulsionen. Schmutz abweisende Zusätze (Soil-Repellents) Schmutz abweisende Zusätze sind Polymere, die Polyester-Fasern ähneln. Die hydrophoben Polyester, an denen fettiger und öliger Schmutz besonders gut haftet, werden mit Hilfe der Schmutz abweisenden Zusätze hydrophiliert. Dadurch können die Fett- und Ölverschmutzungen beim Waschvorgang leichter ausgewaschen werden. Farbstoffübertragungsinhibitoren Beim Waschen bunter Wäsche lösen sich einzelne Farbstoffteilchen aus dem Gewebe. Damit es zu keiner Verfärbung der unterschiedlichen Wäschestücke, das heißt zu einer Einlagerung der Farbstoffteilchen an anderer Stelle, kommt, werden Farbstoffübertragungsinhibitoren eingesetzt. PVP (Polyvinylpyrrolidon) ist einer der am häufigsten eingesetzten Inhibitoren. Es handelt sich dabei um ein wasserlösliches Polymer. Das langkettige PVP umschließt die Farbstoffmoleküle und verhindert damit eine mögliche Annäherung von Faser und Farbstoff. Der Farbstoff wird in der Waschlauge stabilisiert. Gleichzeitig kann PVP auch die Faser ummanteln, sodass eine Einlagerung von Farbstoffteilchen unmöglich wird. Schaumregulatoren Die Tenside in den Waschmitteln wirken Schaum bildend. Schaum ist eine Mischung aus Gas und Flüssigkeit. An der sehr großen Flüssigkeitsoberfläche des Schaums sammelt sich während des Waschvorganges Schmutz an gemeinsam mit dem Schaum kann der Schmutz einfach abtransportiert werden. Schaum ist allerdings nicht in der Lage, Verschmutzungen zu entfernen. Zu viel Schaum ist daher nicht erwünscht. Durch zu große Schaummengen kann es zu einer massiven Reduktion der mechanischen Bewegung in der Waschmaschine und damit zu einer erheblichen Minderung der Waschleistung kommen. Um zu große Schaumproduktion zu verhindern, werden den Waschmitteln Schaumregulatoren beigesetzt. Diese bestehen aus wasserunlöslichen Substanzen, die sich auf der Schaumlamelle zwischen den Tensidmolekülen einlagern. Der Schaum wird weniger elastisch, der Zusammenhalt der Tensidmoleküle wird reduziert, und der Schaum zerfällt. Siliconöle und Paraffine zählen zu den gängigsten und auch ökologisch unbedenklichen Schaumregulatoren. arbeitsblatt OS-9/2

34 Duftstoffe Seit 1950 werden Duftstoffe Waschmitteln bei gesetzt. Sie haben die Aufgabe, den Eindruck der Frische und Sauberkeit frisch gewaschener Wäsche zu verstärken und den Waschlaugen- bzw. Waschküchengeruch, der schnell wahrgenommen wird, zu überdecken. Duftstoffe machen etwa 0,3 % der Gesamtbestandteile eines Waschmittels aus. Rieselhilfsstoffe und Lösungsmittel Damit pulverförmiges Waschmittel gut rieselfähig, dosierbar und löslich ist und bleibt, werden dem Waschmittel Rieselhilfsstoffe beigemengt. Natriumsulfat (Na2SO4) gehört zu diesen Rieselhilfsstoffen. Moderne Kompaktwaschmittel enthalten keine Rieselhilfsstoffe mehr. Flüssigen Waschmitteln werden Lösungsmittel oder Alkohole beigesetzt. Diese sind dafür verantwortlich, dass die einzelnen Waschmittelinhaltsstoffe gut mischbar sind, sie verhindern Phasentrennungen bei Temperaturschwankungen und verbessern die Löslichkeit des Waschmittels beim Einspülen in die Maschine. Alkohole steigern zusätzlich dazu die Schmutz ablösende Tensidwirkung, sie wirken als Konservierungsmittel und stabilisieren die Enzyme. arbeitsblatt OS-9/3

35 WASCHMITTEL IM VERGLEICH Versuchen Sie, den unterschiedlichen Waschmitteltypen die richtigen Waschmittelinhaltsstoffe zuzuordnen. anionische Tenside nichtionische Tenside kationische Tenside Enthärter Bleichmittel Aufheller Enzyme Sonstiges Vollwaschmittel Feinwaschmittel Wollwaschmittel Handwaschmittel Entkalker Weichspüler arbeitsblatt OS-10/1

36 WASCHMITTEL IM VERGLEICH Vollwaschmittel anionische Tenside nichtionische Tenside kationische Tenside Enthärter Bleichmittel Aufheller Enzyme Sonstiges Aktivatoren + Stabilisatoren Feinwaschmittel Wollwaschmittel Handwaschmittel Entkalker Weichspüler overheadfolie OS-6/1

37 VOLL ODER SPEZIAL? FEST ODER FLÜSSIG? Wie gut wissen Sie über die unterschiedlichen Waschmittel Bescheid? Kreuzen Sie an, welche der nachfolgenden Aussagen korrekt sind und welche nicht. richtig falsch Vollwaschmittel entfalten ihre optimale Waschkraft bei 30 bis 95 C. Sie eignen sich besonders zur Reinigung empfindlicher Textilien, wie Seide und Gardinen. Beim Waschen mit Vollwaschmitteln kann auf die Vorwäsche verzichtet werden. Heute benötigt man für einen Waschgang rund 110 g pulverförmiges Vollwaschmittel. Flüssige Vollwaschmittel sind besonders wirksam bei 30 bis 60 C. Flüssige Vollwaschmittel enthalten weniger Tenside als pulverförmige Waschmittel. Kompaktwaschmittel enthalten mehr Füllstoffe als Vollwaschmittel. Pro Waschgang werden rund 75 g Waschpulver benötigt. Color- und Buntwaschmittel enthalten weniger Bleichmittel und optische Aufheller als Vollwaschmittel. Fein- und Spezialwaschmittel enthalten keine Aufheller und Bleichmittel und reinigen daher auch empfindliche Textilien besonders schonend. Wollwaschmittel enthalten mehr Schaum dieser dämpft die mechanische Wirkung der Waschmaschine und schont auf diese Art die Kleidung. Handwaschmittel enthalten viele Tenside, aufgrund der starken Schaumbildung eignen sie sich nicht für die Waschmaschine. arbeitsblatt OS-11/1

38 weg mit dem schmutz DER WASCHKREIS Vier Einflussfaktoren bestimmen das Waschergebnis. Sind diese sowohl untereinander als auch auf das Waschgut abgestimmt, so kann ein optimales Waschergebnis erzielt werden. 90 C 60 C overheadfolie OS-7/1

39 VERSUCH 1: TENSIDE AM PRÜFSTAND Ausstattung 1 Becherglas 1 Eprouvette 1 Glasschüssel 1 Tropfpipette Chemikalien bzw. Materialien Kaffeefilterpapier (ohne Aromaporen) Leitungswasser Öl Gemahlene Pfefferkörner Gemahlener Zimt Flüssiges Vollwaschmittel Durchführung Versuch 1: Füllen Sie kaltes Leitungswasser in die Schüssel und streuen Sie gemahlene Pfefferkörner in das Wasser. Geben Sie ein paar Tropfen flüssigen Vollwaschmittels dazu. Versuch 2: Geben Sie etwas Öl in die Eprouvette (ca. 2 cm) und füllen Sie diese mit Wasser auf. Fügen Sie anschließend einige Tropfen des flüssigen Vollwaschmittels hinzu. Versuch 3: Geben Sie etwas Zimtpulver in das Kaffeefilterpapier, halten Sie den Filter über eine Schüssel oder über das Waschbecken und versuchen Sie, das Zimtpulver mit Wasser aus dem Filter herauszuspülen. Versuchen Sie nun, das Zimtpulver mit einem Gemisch aus Wasser und Vollwaschmittel aus dem Filter zu entfernen. versuch OS-1/1

40 VERSUCH 2: WASSERENTHÄRTER IM VOLLWASCHMITTEL Ausstattung Glasrohr (20 cm lang, 1,5-2 cm Ø) Glaswolle Durchbohrter Stopfen Kurzes Glasröhrchen Stativmaterial Becherglas Chemikalien bzw. Materialien Hartes Wasser (kann durch die Zugabe von Calciumchlorid künstlich hergestellt werden) Teststäbchen für Wasserhärte Vollwaschmittel Durchführung Untersuchen Si die Wasserhärte des harten Wassers mit einem Teststäbchen. Füllen Sie das Glasrohr an einem Ende mit ein wenig Glaswolle und verschließen Sie es mit einen durchbohrten Stopfen, in dem ein kurzes Glasrohr hängt. Spannen Sie das Rohr mit dem Stopfen nach unten in ein Stativ. Füllen Sie das Rohr bis 4 cm unter dem oberen Rand mit Vollwaschmittel und stellen Sie ein Becherglas unter das Rohr. Untersuchen Sie die Wasserhärte des im Becherglas aufgefangenen Wassers mit einem Teststreifen. versuch OS-2/1

41 VERSUCH 3: BLEICHMITTELWIRKUNG VON WASSERSTOFF- PEROXID Ausstattung Bunsenbrenner 2 Reagenzgläser Tropfpipetten Chemikalien bzw. Materialien Färbiger Obstsaft (Beerensaft, Kirschschaft) Fleckentferner für Obstflecken (Inhaltsstoff: Natriumpercarbonat) Glimmspan Wasser Durchführung Versuch 1: Geben Sie ein Spatel Fleckensalz und 2 ml Wasser in ein Reagenzglas. Fügen Sie der Lösung 3-4 Tropfen des färbigen Obstsaftes bei. Erhitzen Sie das Reagenzglas anschließend vorsichtig über der Sparflamme des Bunsenbrenners. Versuch 2: Geben Sie ein Spatel Fleckensalz und 2 ml Wasser in ein Reagenzglas. Erhitzen Sie die Lösung anschließend kräftig über dem Bunsenbrenner. Führen Sie über der Lösung die Glimmspanprobe durch. versuch OS-3/1

42 VERSUCH 4: ALKALIEN, TENSIDE UND BLEICHMITTEL IN VOLLWASCHMITTELN Ausstattung 3 Reagenzgläser Tropfpipette Chemikalien bzw. Materialien Calciumcarbonat Destilliertes Wasser Handspülmittel ph-papier (Abstufung: 0,5 ph) schwarze Tinte Vollwaschmittel Durchführung Geben Sie eine Spatelspitze pulverförmigen Vollwaschmittels in ein Reagenzglas Nummer 1. Geben Sie eine Spatelspitze Calciumcarbonat und einen Tropfen Spülmittel in Reagenzglas 2. Geben Sie eine Spatelspitze Calciumcarbonat in Reagenzglas 3. Füllen Sie jedes der 3 Reagenzgläser zur Hälfte mit Wasser an. Messen Sie den ph-wert in allen 3 Reagenzgläsern. Verschließen Sie jedes der Reagenzgläser mit dem Daumen und schütteln Sie es kräftig. Geben Sie mit Hilfe der Tropfpipette in jedes der drei Reagenzgläser einen Tropfen schwarzer Tinte. versuch OS-4/1

43 VERSUCH 5: OPTISCHE AUFHELLER Ausstattung 2 Bechergläser (100 ml) Filterpapier evt. Föhn 2 Glasstäbe zum Umrühren der Lösungen 2 Pinsel 1 Spatel 1 UV-Lampe Chemikalien bzw. Materialien Colorwaschmittel Handwarmes Wasser Vollwaschmittel Durchführung Mischen Sie in Becherglas 1 handwarmes Wasser und Colorwaschmittel zu einer kräftigen Waschmittellösung. Mischen Sie in Becherglas 2 handwarmes Wasser und Vollwaschmittel zu einer kräftigen Waschmittellösung. Malen Sie mit der Waschmittellösung aus Becherglas 1 eine große 1 auf ein Stück Filterpapier; mit der Waschmittellösung aus Becherglas 2 eine große 2 auf ein zweites Stück. Wiederholen Sie diesen Vorgang mehrmals. Betrachten Sie das getrocknete Filterpapier bei Kunstlicht und unter UV-Licht. versuch OS-5/1

44 VERSUCH 6: DER FARBÜBERTRAGUNGSINHIBITOR Ausstattung 2 Bechergläser evt. 1 Eddingstift zum Markieren der Proben 1 Einweggpipette mit Skalierung 1 Glasstab 2 Spatellöffel oder 2 Pipetten (abhängig von Waschmittelkonsistenz) 1 Stoppuhr Chemikalien bzw. Materialien Colorwaschmittel Direktblau-Lösung (0,25%ig) Stoffstücke aus Baumwolle Vollwaschmittel Durchführung Füllen Sie in jedes der Bechergläser jeweils 100 ml Wasser sowie 3 ml Direktblau- Lösung. Geben Sie zu Becherglas 1 2 Spatellöffel pulverförmiges Vollwaschmittel bzw. 3 ml flüssiges Vollwaschmittel. Geben Sie zu Becherglas 2 2 Spatellöffel pulverförmiges Colorwaschmittel bzw. 3 ml flüssiges Colorwaschmittel. Rühren Sie die Lösungen um. Geben Sie in jedes der Bechergläser gleichzeitig eines der Baumwollstoffstücke. Lassen Sie die Stoffstücke jeweils exakt eine Minute in der Lösung und rühren Sie während dieser Zeit um. Entfernen Sie die Stoffstücke nach einer Minute gleichzeitig aus der Lösung und waschen Sie sie jeweils unter fließendem Wasser aus. (Achtung: Die beiden Proben nicht vertauschen!) Legen Sie die Proben zum Trocknen auf Papier. Vergleichen Sie die Stoffstücke sowohl im nassen als auch im trockenen Zustand. versuch OS-6/1