洗衣粉

背景

最早的肥皂是在古代通过各种方法制造的，最常见的是将脂肪和灰烬煮沸。考古学家在古代巴比伦挖掘遗址发现的证据表明，这种肥皂早在公元前 2800 年就已被使用。 到公元二世纪，罗马人开始定期制作肥皂，而他们可能更早开始生产肥皂。

在欧洲，肥皂的使用在中世纪有所下降。然而，到了 15 世纪，它的使用和制造已经恢复，一种在西班牙卡斯蒂利亚生产的橄榄油皂在已知世界的许多地方销售。至今仍可买到的卡斯蒂利亚香皂一直保持着高品质产品的声誉。

在殖民时期和 18 世纪，美国人在家制作自己的肥皂，大多数人继续生产肥皂，直到 1930 年代肥皂制造从个人家庭转变为一个行业。第一种洗涤剂或人造皂是在第一次世界大战期间在德国生产的。 1946 年，出现了第一种合成洗涤剂，其中包含 表面活性剂 （表面活性剂或肥皂）和 助洗剂 （一种增强表面活性剂性能并以其他方式使洗涤过程更有效的化学品）。受到经济繁荣和相对便宜的洗衣机的推动 二战后，洗涤剂销量猛增；到 1953 年，它们已经超过了美国的肥皂销量。

原材料

尽管人们通常将洗衣粉称为“肥皂”，但它实际上是一种合成组合，其功能与肥皂非常相似，但有某些重大改进。肥皂具有清洁作用，因为每个肥皂分子都由一个碳氢链和一个羧基（脂肪酸）组成，它们具有两个重要的功能。肥皂分子的羧酸盐末端是亲水的，这意味着它会被水吸引，而分子的碳氢化合物末端既是疏水的（被水排斥）又会被污垢中的油和油脂吸引。肥皂分子的疏水端附着在污垢上，而亲水端则附着在水上。附着在分子羧酸盐末端的污垢被化学物质从被清洗的衣服上拖走并进入洗涤水中。适当地搅动和漂洗衣服可以促进清洁过程。

使用肥皂清洗衣物的主要困难在于在硬水中使用时——水富含钙、镁、铁和锰等天然矿物质。当这些化学物质与肥皂反应时，它们会形成一种称为 沉淀物的不溶性凝乳。 难以冲洗掉，沉淀物会在衣服上留下可见的沉积物，并使织物感觉僵硬。即使不是特别坚硬的水也会在一段时间内最终产生沉淀。

肥皂中使用的碳氢化合物通常来自植物或动物，而洗涤剂中使用的碳氢化合物则来自原油。将硫酸添加到加工过的烃中会产生类似于肥皂中脂肪酸的分子。向混合物中加入碱会产生表面活性剂分子 用搅拌机制作洗衣粉的方法中，成分——表面活性剂、助洗剂、抗再沉积剂和香料——在搅拌机中简单地混合在一起，释放到传送带上，并进行相应的包装。这种方法受到小公司的青睐。不会与硬水中的矿物质结合，从而避免沉淀物的积累。

除了表面活性剂外，现代洗涤剂还包含其他几种成分。其中最重要的是助洗剂，即具有多种用途的化学品。最重要的是，它们提高了表面活性剂的效率。它们还将矿物质隔离在硬水中，这意味着它们将它们保持在溶液中，防止它们沉淀出来。此外，增效剂可以将油和油脂乳化成可以被冲走的小球。有些，如硅酸钠，可以抑制腐蚀并有助于确保洗涤剂不会损坏洗衣机。还有其他助洗剂有助于洗涤水的化学平衡，确保它有助于有效洗涤。

现代洗涤剂还有其他几种成分，包括抗再沉积剂，这些化学物质有助于防止污垢重新沉淀在洗过的衣服上。荧光增白剂也很常见。通过将不可见的紫外线转换为可见的蓝光，这些有助于保持亮度或白度。过硼酸钠等氧漂白剂可提高混合物的去污力，尤其是在低磷酸盐或无磷酸盐产品中，并有助于去除某些类型的污渍。加工助剂如硫酸钠也用于防止结块和标准化产品密度。

酶和香水也存在于商业洗涤剂中。酶（一种蛋白质）可以分解一些污渍，使它们更容易去除，并且是各种用于在洗涤前处理严重脏污的衣服的预浸泡产品的基本成分。香水或香水掩盖了污垢的气味和洗涤剂本身的任何化学气味。泡沫控制剂在洗涤剂中也有作用——过多的泡沫会导致洗衣机出现机械故障。

制造
过程

尽管有三种制造干洗洗衣粉的方法，但如今常用的只有两种。在小公司青睐的搅拌机工艺中，原料在包装前在大桶中混合。使用的机器非常大：普通搅拌机可容纳 4,000 磅（1,816 公斤）的混合材料，但搅拌机可承受 500 至 10,000 磅（227 至 4,540 公斤）的负载。按照行业标准，这些都是小批量的，搅拌机工艺是理想的。虽然可能会发生一些沉淀，但所得洗涤剂的质量很高，可以与其他工艺制成的洗涤剂相媲美。第二种常用的生产方法称为附聚工艺。与混合过程不同，它是连续的，这使其成为大型洗涤剂制造商的选择。附聚过程每小时可生产 15,000 至 50,000 磅（6,800 至 22,700 公斤）的洗涤剂。在第三种方法中，干燥的成分在用热空气干燥之前混合在水中。尽管所得产品质量很高，但与通风、再加热和再利用空气相关的燃料成本和工程问题已导致这种方法在很大程度上被团聚所取代。

Blender 过程

• 1 首先，将原料装入两台机器之一：滚筒式搅拌机或带式搅拌机。翻滚搅拌机形状像一个长方形的盒子，由机器从外面转动和摇动，而带式搅拌机是一个装有刀片的圆筒，用来刮和混合原料。搅拌机内的成分混合后，碗底部的门被打开。在搅拌机仍在搅拌原料的情况下，允许混合物流到传送带或其他通道设备上。然后皮带将清洁剂移动到工厂的另一个区域，在那里可以将其放入盒子或纸箱中，以交付给批发商或分销商。

集聚过程

• 2 在这种方法中，清洁剂的干燥成分首先被送入一个名为 Shuggi 凝聚器 的大型机器中 （Shuggi 是制造商）。在团聚器内，锋利的旋转刀片将材料混合成均匀的稠度；这个过程类似于食物在食品加工机中被加工。
• 3 干成分混合后，液体成分通过安装在附聚器壁上的喷嘴喷洒在干混合物上。混合继续进行，导致发生放热（产热）反应。得到的混合物是一种类似于明胶的热粘稠液体，尚未硬化。
• 4 接下来，让液体流出凝聚器。当它离开机器时，它会聚集在干燥带上，在那里它自身的热量、暴露在空气中和热风机使其易碎——容易压碎或破碎。然后将新制造的洗涤剂粉碎并推过筛网，以确保没有大块的未混合产品流向市场。该过程的结果是由混合洗涤剂颗粒组成的干洗涤剂。

浆法

• 5 在此过程中，成分溶解在水中以形成浆液。使用泵，泥浆通过锥形容器顶部内的喷嘴吹入，同时干燥的热空气被压入锥形容器的底部。随着浆液变干，干洗涤剂的“小珠”落到锥体底部，在那里可以收集起来进行包装。

液体洗涤剂

• 6 如果洗涤剂是液体而不是粉末，只需在混合所有成分后将其与由水和各种称为 增溶剂的化学物质组成的溶液重新混合。 增溶剂帮助水和洗涤剂更充分、更均匀地混合在一起。

质量控制

制造商不断监控其洗涤剂的质量，并使用相同的测试方法来评估新产品的有效性。在一种方法中，将光线照射到一块已经弄脏的织物上，然后在测试洗涤剂中洗涤。这 要制作液体洗涤剂，只需将干粉与由水和化学物质组成的溶液混合，称为“增溶剂。”这些化学物质有助于水和洗涤剂更均匀地混合在一起。与原始织物样品反射的光量相比，反射的光量是清洁度的衡量标准。 98% 的反射率被认为是相当好的，表明清洁剂已正确清洁。

另一种方法是实验室燃烧少量已被弄脏然后洗涤的材料。灰烬的重量，加上燃烧产生的气体的重量，揭示了洗涤后织物中残留的污垢量。比干净的测试样品高得多的结果表明大量污垢保留在洗涤过的样品中。自然，目标是尽可能接近干净的对照样品的重量。

副产品

近年来，洗衣粉行业面临着两个环境挑战，这两个挑战似乎都得到了成功应对。环保主义者担心磷酸盐建设者向国家的水道添加了大量的磷化合物。作为肥料，磷刺激了藻类的生长，这些不自然的大型藻类作物显着消耗了水中的溶解氧量。游离氧的减少伤害了其他海洋生物，从而威胁到正常的生态模式。

这个问题，以及它在 1960 年代后期引发的环境压力和立法，促使制造商开发不含磷酸盐的有效助洗剂。今天，在许多州出售的洗涤剂不含磷酸盐。尽管这种调整不会改变制造过程，但确实需要经过几个月的研究工作才能设计出令人满意的替代方案。

较早的环境问题是国家水道中出现过多的洗涤剂泡沫。在 1950 年代初期，当家用洗衣机和洗衣粉的使用量呈爆炸性增长时，河流和溪流中出现了大量泡沫，尽管洗涤剂可能不是产生泡沫的唯一原因。从 1951 年到 1956 年的五年时间里，人们发现一种常见的表面活性剂 ABS（烷基苯磺酸盐）是导致起泡的洗涤剂成分。 ABS 复杂的分子结构没有足够快地生物降解以防止其在洗涤水排出后起泡。没有立即可用的经过验证的替代品。然而，从 1956 年开始，制造商将 ABS 替换为 LAS（线性烷基磺酸盐），后者可快速生物降解，从那时起，LAS 一直是洗涤剂中的主要发泡剂。