Hoe werkt een schoonmaakmiddel?

Op bijna dagelijkse basis gebruiken we schoonmaakmiddelen: producten om schoon te maken. Toch is het niet voor iedereen meteen duidelijk hoe zo’n schoonmaakmiddel precies werkt. Op deze pagina gaan we in op de basics!

Schoonmaken: het verwijderen van zichtbaar vuil

Het schoonmaakproces begint natuurlijk bij vuil. Je favoriete jeans hebben moddervlekken van een wandeling of er zitten vlekken op de houten vloer. Om alles weer ‘lekker schoon’ te krijgen ga je aan de slag.

De vier factoren van schoonmaken

Bij het schoonmaken heeft dr. Herbert Sinner ooit vastgesteld dat er vier factoren van belang zijn bij schoonmaken: chemie, beweging (mechanische kracht), tijd en temperatuur. Vaak zijn alle factoren nodig zijn om iets goed schoon te kunnen maken en er is sprake van een evenwicht. Dr. Sinner bedacht hierop de ‘Cirkel van Sinner’:

Het principe van de cirkel is als volgt: als één van de factoren minder wordt (bijvoorbeeld een lagere temperatuur) heb je meer van de andere factoren nodig om de cirkel compleet te houden en dus goed schoon te kunnen maken.

Bijvoorbeeld: er zit kalkaanslag op je douchekop. Je kunt dan heel hard gaan boenen met een vochtig schuursponsje. De factor beweging in dit voorbeeld is dan groot. De factoren tijd, chemie en temperatuur worden automatisch kleiner volgens het principe van de cirkel van Sinner (linker cirkel).

Als je in ditzelfde voorbeeld een schoonmaakmiddel op uw schuursponsje aanbrengt, vergroot je de factor chemie (rechter cirkel). Je hoeft dan minder hard te boenen, dus de factor beweging wordt kleiner. Ook ben je sneller klaar, dus wordt de factor tijd kleiner.

Dit principe verklaart bijvoorbeeld ook waarom een wasmachine er vaak op lagere temperaturen langer over doet om de was klaar te krijgen. De factor temperatuur is lager, iets dat gecompenseerd wordt met langer in beweging zijn (het draaien van de trommel) en een langere inwerktijd van het wasmiddel (tijd).

Chemie is je vriend

De factor chemie, het schoonmaakmiddel, speelt dus altijd een belangrijke rol en kan de andere factoren van schoonmaken (temperatuur, tijd en beweging) kleiner maken. Hoewel schoonmaakmiddelen veel kunnen verschillen komt een bepaalde chemische stof altijd voor: de oppervlakte-actieve stof.

Een oppervlakte-actieve stof is een molecuul dat unieke eigenschappen heeft. Het heeft twee belangrijke onderdelen: een kop en een staart. De kop houdt van water, iets dat ook wel ‘hydrofiel’ wordt genoemd. Deze kop is dus graag in contact met water. De staart is juist ‘hydrofoob’, en wil juist helemaal niet met water in contact. Zeep is het bekendste voorbeeld van een oppervlakte-actieve stof en wordt al millennia lang gebruikt om te reinigen.    

Maar wat gebeurt er dan als je een oppervlakte-actieve stof (een hele hoop moleculen zoals hierboven beschreven bij elkaar) in water doet? De kop wil graag in contact zijn met water, maar de staart niet. Er zijn dan maar twee manieren waarop zowel kop als staart tevreden kunnen zijn: bovenop het water met de staart naar boven, of in het water waarbij meerdere moleculen samenkomen tot een bol (ook wel ‘micel’ genoemd) waarbij alle staarten naar binnen zijn gericht (figuur x). Deze twee mogelijkheden beschrijven meteen de twee manieren waarom een oppervlakte-actieve goed is in schoonmaken: het vangen van vuildeeltjes en het verlagen van de oppervlaktespanning van water.

Het vangen van vuildeeltjes gaat als volgt. Vuil, bijvoorbeeld de modder op je broek, lost meestal niet goed op in water. Het schoonmaken van je vieze broek zonder schoonmaakmiddel gaat daarom heel moeilijk. Denk aan de cirkel van Sinner: zonder chemie moet je heel lang (tijd), hard boenen (beweging) met warm water (temperatuur) om alsnog de broek schoon te kunnen krijgen. De oppervlakte-actieve stof (chemie) kan ervoor zorgen dat het vuil toch oplost in water. Vuil heeft namelijk dezelfde eigenschappen als de staarten van een oppervlakte-actieve stof, en kunnen het daar goed mee vinden. Het vuil vindt het daarom fijn om in de binnenkant van een micel te zitten, weg van het water.

Het vuil kan daarmee dus in de micel toch ‘oplossen’ in water, in plaats van dat het op je broek blijft zitten – en kan vervolgens met het waswater worden weggespoeld.

De andere werking van een oppervlakte-actieve stof heeft te maken met de andere manier waarop het molecuul met hydrofiele kop en hydrofobe staart zich in water gedraagt: aan het oppervlak van het water.

Water heeft namelijk van nature een zogenoemde ‘oppervlaktespanning’. Deze spanning zorgt ervoor dat bijvoorbeeld een watervlo op het water kan ‘lopen’, en zorgt ervoor dat je een druppel water op een oppervlak kan zien liggen. Als je een oppervlakte-actieve stof (OAS) in het water doet verlaagt dit de oppervlaktespanning. Een watervlo zou dan wél zinken, en de druppel water op een oppervlak wordt kleiner:

Water met een oppervlakte-actieve stof, en dus met een lagere oppervlaktespanning, kan daardoor beter doordringen in bijvoorbeeld het textiel van je broek of tussen de kleine voegen van je badkamertegels. Zo kan het water dus beter komen op de plekken waar het vuil zit. En waar het vuil zit kunnen dan weer micellen vormen om het vuil met het water weg te spoelen.

Schoonmaakmiddelen zijn meer dan alleen oppervlakte-actieve stoffen

Toch is een oppervlakte-actieve stof en water vaak niet genoeg voor een effectieve reiniging. Er zijn veel verschillende soorten oppervlakte-actieve stoffen, elk weer met een net iets andere werking. Deze verschillen zie je ook terug op het etiket van was- en reinigingsmiddelen, bijvoorbeeld ‘anionogene oppervlakte-actieve stoffen’ of ‘amfotere oppervlakte-actieve stoffen’. De ene variant zorgt voor meer schuim maar is minder werkzaam bij lagere temperaturen, de andere kan milder zijn voor de huid.

Daarnaast zitten er vaak nog andere ingrediënten in een reinigingsmiddel. Denk aan een parfum voor een aangename geur na het schoonmaken, of aan een stof dat het water minder hard maakt en daardoor de oppervlakte-actieve stof beter zijn werk kan doen.