Biologisch abbaubare Chelatbildner in Waschmittelformulierungen: Was funktioniert dort, wo

Hartes Wasser ruiniert ein Waschmittel, bevor der Verbraucher es überhaupt bemerkt. Kalzium- und Magnesiumionen greifen nach Tensiden, bilden unlöslichen Seifenschaum und hinterlassen den grauen Film, der die Wäsche auch nach einem vollen Waschgang schmutzig aussehen lässt. Biologisch abbaubare Chelatbildner in Waschmittelformeln lösen dieses Problem auf molekularer Ebene, indem sie diese Metallionen binden, damit Tenside ihre Aufgabe erfüllen können. In diesem Leitfaden wird erklärt, zu welchem Chelator welches Waschmittel gehört, wobei die Chemie der Formulierung und nicht die Marketingbehauptungen zugrunde liegen.

Europäische Formulierer unterliegen strengeren Auflagen als ihre Kollegen anderswo. Phosphate sind in Wasch- und Geschirrspülmitteln verboten. EDTA steht bei mehreren Einzelhändlern auf Listen mit eingeschränkten Stoffen. Das Waschmittel muss immer noch in hartem Wasser gereinigt werden und bleibt 18 bis 24 Monate lang stabil im Regal. Um das richtige biologisch abbaubare Chelatbildner für Ihr Waschmittel zu finden, müssen Sie den Chelator an die spezifischen Bedingungen anpassen, denen Ihr Produkt im Regal und in der Wäsche ausgesetzt ist.

Wie Chelatbildner tatsächlich in einem Waschmittel wirken

Ein Tensidmolekül hat einen wasserliebenden Kopf und einen ölliebenden Schwanz. In weichem Wasser greift der Schwanz nach Erde und der Kopf zieht sie in die Waschflüssigkeit. In hartem Wasser setzen sich zuerst Kalzium- und Magnesiumionen am Kopf fest und neutralisieren das Tensid, bevor es überhaupt den Boden erreicht. Das Reinigungsmittel verliert an Reinigungskraft, und der Verbraucher gibt der Marke die Schuld.

Ein Chelatbildner umhüllt diese Metallionen wie eine Klaue und bildet eine stabile Ringstruktur, die Kalzium und Magnesium von den Tensiden fernhält. Das chelatierte Metall bleibt im Waschwasser gelöst, bis es in den Abfluss gelangt. Das klingt einfach, aber die Details von pH-Wert, Temperatur und Ionentyp ändern, welcher Chelator am besten funktioniert.

Zum Beispiel benötigt eine Waschflüssigkeit mit pH 9 und mäßiger Kalziumhärte GLDA-Na4. Dieselbe Waschflüssigkeit in einem Bereich, in dem Magnesium die Wasserversorgung dominiert, könnte stattdessen eine GLDA-MGDA-Mischung benötigen. Eine Geschirrspültablette mit pH 12 und 65 Grad Celsius benötigt MGDA-Na3, da GLDA bei dieser Kombination aus pH und Temperatur an Bindungsstärke verliert.

Welches biologisch abbaubare Chelatbildner für welchen Waschmitteltyp

Die nachstehende Tabelle ordnet jedes Waschmittelformat dem Chelator zu, der unter seinen Betriebsbedingungen am besten funktioniert.

Diese Empfehlungen stammen aus Prüfstandsversuchen mit typisch europäischen Wasserhärtegraden von 200 bis 400 ppm. Ihre lokale Wasserchemie kann die Wahl ändern, daher bestätigen Sie immer mit einem Test mit Ihrer Zielhärte.

Waschmittel: Warum GLDA die Nase vorn hat

Wäscheflüssigkeiten bieten die mildesten Bedingungen für einen Chelatbildner. Der pH-Wert bleibt unter 10, die Temperatur übersteigt in europäischen Waschmaschinen selten 40 Grad Celsius, und die Kontaktzeit ist lang genug, damit der Chelator Kalzium und Magnesium bindet, bevor das Tensid verbraucht wird. GLDA-Na4 bewältigt diese Aufgabe gut und bringt zwei zusätzliche Vorteile mit sich, die Wäschereiformulierer schätzen.

Erstens hat GLDA einen ISO 16128-Index für natürlichen Ursprung von 0,56, was eine Clean-Label-Positionierung unterstützt. Zweitens stört es die Enzyme nicht, die viele moderne Waschflüssigkeiten zur Fleckenentfernung enthalten. EDTA kann die Kalziumionen binden, die Enzyme als Co-Faktoren benötigen, und so die Enzymaktivität reduzieren. GLDA zeigt weniger Störungen, sodass die fleckenbekämpfenden Enzyme neben dem Chelator aktiv bleiben.

Pulverwaschmittel laufen heißer und alkalischer als Flüssigkeiten. GLDA funktioniert immer noch bei einem pH-Wert von 10 bis 11, aber wenn das Waschprogramm 60 Grad Celsius oder mehr erreicht und das Wasser eine schwere Magnesiumlast trägt, verbessert das Ersetzen eines Teils der GLDA durch MGDA das Gesamtergebnis. Ein Verhältnis von 70: 30 GLDA zu MGDA deckt die meisten europäischen Bedingungen für Pulverwäsche ab.

Automatisches Geschirrspülen: MGDA besitzt diesen Raum

Geschirrspülmittel durchkauen Chelatbildner so wie eine heiße Wäsche Speisereste durchkaut. Der pH-Wert liegt bei 11 bis 12,5, die Temperatur bei 50 bis 70 Grad Celsius, und Magnesium aus hartem Wasser greift mit jedem Zyklus Glaswaren an. Das Ergebnis ohne starken Chelator: Weißfilmen auf Gläsern, Flecken auf Besteck und eine Verbraucherbeschwerde.

MGDA-Na3 zeichnet sich unter diesen Bedingungen aus, weil seine Magnesiumbindung auch bei pH-Werten stark bleibt, wo andere Chelatoren an Grip verlieren. Seit die EU 2017 Phosphate in Geschirrspültabletten verboten hat, ist MGDA zum Standardersatz für STPP in dieser Kategorie geworden. Jede große europäische Geschirrspülmaschinenmarke verwendet heute MGDA oder ein MGDA-basiertes Builder-System.

Eine typische Geschirrspüler-Tablettenformel enthält MGDA mit 15 bis 30 Prozent des Gesamtgewichts, kombiniert mit Natriumcarbonat, Natriumpercarbonat und einem Bleichaktivator. Das MGDA bindet Magnesium, während das Percarbonat aufhellt und die Enzyme Stärke und Protein bekämpfen. Bei diesen Verwendungsmengen bleiben die Kosten pro Tablette im Rahmen des Markenbudgets, während die Reinigungsleistung den alten Phosphatformeln entspricht oder diese sogar übertrifft.

Industrielle und institutionelle Reinigung: Höhere Anforderungen, gleiche Chemie

Die I & I-Reinigung läuft heißer, länger und härter als Verbraucherprodukte. Küchenentfetter arbeiten bei pH 12 und darüber. Bodenreiniger müssen schnell und mit kurzer Kontaktzeit arbeiten. Krankenhausdesinfektionsmittel müssen neben aggressiven Oxidationsmitteln stabil bleiben.

GLDA-Na4 deckt die meisten I & I-Küchen- und Bodenanwendungen ab, da seine thermische Stabilität 170 Grad Celsius erreicht, was weit über jeder Waschtemperatur liegt. Für I & I-Wäsche in Anlagen mit sehr hartem Wasser bietet die Mischung von GLDA und MGDA die breiteste Ionenabdeckung. Bei Desinfektionsmitteln auf Peroxidbasis stabilisiert IDS-Na4 das Peroxid und bindet gleichzeitig Eisen und Kupfer, die sonst die Zersetzung katalysieren würden.

Der Hauptunterschied zwischen Verbraucher- und I & I-Formulierungen ist die Dosis. Bei Verbraucherprodukten werden Chelatoren mit einem Anteil von 0,5 bis 2 Prozent verwendet. I & I-Produkte erreichen manchmal 5 Prozent oder mehr, weil die Bodenbelastung schwerer ist und das Wasser in institutionellen Wäschereien oft eine Härte von über 500 ppm aufweist. Vor dem Verschließen der Formel ist es unerlässlich, die tatsächliche Wasserchemie in Ihrer Einrichtung zu testen.

Kostenüberlegungen, die Formulierer kennen sollten

Ein biologisch abbaubarer Chelatbildner pro Kilogramm Wirkstoffgehalt kostet mehr als EDTA. Das bestreitet niemand. Der relevante Vergleich sind die Kosten pro Waschgang oder die Kosten pro gereinigtem Quadratmeter, nicht die Kosten pro Kilogramm. Da GLDA und MGDA pro Gramm mehr Kalzium und Magnesium binden als EDTA, ist die wirksame Dosis oft niedriger. Eine Formel, die 1,0 Prozent EDTA verwendet, könnte 0,8 Prozent GLDA verwenden und die gleiche oder bessere Reinigung liefern.

Auch die vermiedenen Kosten summieren sich. Keine Phosphatzuschläge auf die Abwassereinleitung. Kein Reformulierungskram, wenn ein Einzelhändler EDTA zu seiner eingeschränkten Liste hinzufügt. Kein Fehler bei der Kundenprüfung, weil die Umweltdaten fehlen. Formulierer, die diese vermiedenen Kosten gegen die Rohstoffpreisdifferenz abwägen, stellen in der Regel fest, dass der grüne Chelator bei den Gesamtkosten für die Formulierung vorne liegt.

Ein praktischer Ansatz besteht darin, mit einem Teilersatz zu beginnen. Führen Sie 50 Prozent der alten Chelatordosis zusammen mit 50 Prozent der neuen durch, messen Sie die Reinigungsleistung und passen Sie von dort aus an. Die meisten Formulierer erhalten innerhalb von zwei oder drei Proberunden einen vollständigen Ersatz.

Die Chemie hinter dem Zusammenspiel von Tensiden und Buildern in Waschmittelsystemen finden Sie in dieser Ressource des American Cleaning Institute.

Spezifikationen, Proben und technische Unterstützung für biologisch abbaubare Chelatbildner für Ihre Waschmittelformulierung finden Sie im Produktzentrum von Yuanlian Chemical und fordern Sie eine kostenlose Testprobe für Ihren Prüfstand an.