Tenside sind ein wichtiger Bestandteil vieler Produkte des täglichen Lebens, von Waschmitteln bis hin zu Kosmetika. Sie ermöglichen es, dass sich Wasser und Öl vermischen, was für viele Reinigungs- und Emulgierprozesse unerlässlich ist. Unter den verschiedenen Arten von Tensiden spielen nichtionische Tenside eine besondere Rolle. Dieser Artikel beleuchtet die Eigenschaften, Anwendungsbereiche und Vorteile dieser vielseitigen Stoffe.
Einführung in die Welt der Tenside
Tenside, abgeleitet vom lateinischen Wort "tensus" (gespannt), sind grenzflächenaktive Substanzen, die die Oberflächenspannung von Flüssigkeiten herabsetzen. Sie bestehen aus einem lipophilen (fettliebenden) und einem hydrophilen (wasserliebenden) Teil, wodurch sie amphiphile Eigenschaften besitzen. Diese Amphiphilie ermöglicht es ihnen, an Grenzflächen zwischen zwei Phasen zu wirken und diese zu stabilisieren.
Die chemische Industrie nutzt Tenside in vielfältiger Weise, wobei die Wasch- und Reinigungsindustrie einen großen Anteil ausmacht. Hier werden sie eingesetzt, um die Grenzflächenspannung zwischen der wässrigen Reinigungslösung, dem Spülgut, dem Schmutz und der Luft zu verringern. Dadurch können sie als Benetzungsmittel, Schaumdämpfer oder -verstärker wirken.
Arten von Tensiden
Tenside lassen sich aufgrund der Ladung ihrer Kopfgruppe in vier Hauptklassen einteilen:
- Anionische Tenside: Besitzen eine negativ geladene Kopfgruppe.
- Kationische Tenside: Besitzen eine positiv geladene Kopfgruppe.
- Nichtionische Tenside: Besitzen keine Ladung.
- Amphotere Tenside: Besitzen sowohl eine positive als auch eine negative Ladung, abhängig vom pH-Wert.
Nichtionische Tenside im Detail
Nichtionische Tenside (Niotenside) zeichnen sich dadurch aus, dass sie in wässriger Lösung keine hydratisierten Ionen bilden. Sie enthalten als hydrophilen Molekülanteil beispielsweise Zuckerreste mit mehreren Hydroxy-Gruppen. Diese Tenside sind weniger wasserhärteempfindlich und hautfreundlicher als anionische Tenside wie Fettalkoholschwefelsäureester (FAS) und lineare Alkylbenzensulfonate (LAS).
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Struktur und Eigenschaften
Nichtionische Tenside bestehen aus einem hydrophilen (wasserliebenden) und einem hydrophoben (wasserabweisenden) Teil. Der hydrophobe Teil ist meist ein Fettalkohol oder Octyl- oder Nonylphenole, während die polare Gruppe eine Hydroxygruppe oder Ethergruppe ist. Das Verhältnis zwischen hydrophilen und hydrophoben Anteilen wird durch den HLB-Wert (Hydrophil-Lipophil-Balance) angegeben. Ein hoher HLB-Wert steht für gute Benetzung von Oberflächen, ein niedriger Wert für gute fettlösende Eigenschaften.
Zu den nichtionischen Tensiden zählen unter anderem:
- Fettalkoholalkoxylate: Werden häufig als Emulgatoren eingesetzt.
- Fettsäureethoxylate: Finden Verwendung in Reinigungs- und Waschmitteln.
- Blockpolymere: Bieten ein breites Spektrum an physikalischen Eigenschaften.
- Fettaminethoxylate: Werden in der Textilindustrie und als Korrosionsinhibitoren eingesetzt.
- Alkylpolyglycoside (APG): Moderne Vertreter, die aus nachwachsenden Rohstoffen gewonnen werden und eine gute Hautverträglichkeit aufweisen.
- Polyethylenglykole (PEGs): Inerte Tenside hydrophiler Struktur mit exzellenter Löslichkeit in Wasser und polaren organischen Lösungsmitteln.
Vorteile nichtionischer Tenside
- Gute Hautverträglichkeit: Nichtionische Tenside sind mild und reizen die Haut weniger als anionische Tenside.
- Geringe Wasserhärteempfindlichkeit: Sie behalten ihre Wirksamkeit auch in hartem Wasser bei.
- Biologische Abbaubarkeit: Moderne nichtionische Tenside wie APG sind biologisch gut abbaubar und umweltfreundlich.
- Vielseitigkeit: Sie können in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden, von Reinigungs- und Waschmitteln bis hin zu Kosmetika und Farben.
- Schaumstabilität: Sie unterstützen die Reinigungskraft anderer Tenside und tragen zu deren Schaumstabilität bei.
- Anlagerung an Keratin: Sie haben eine haut- und haarglättende Wirkung
Nachteile nichtionischer Tenside
- Geringere Reinigungskraft: Im Vergleich zu anionischen Tensiden haben sie eine geringere Reinigungskraft.
- Fehlende elektrostatische Wechselwirkung: Aufgrund der fehlenden Ladung fehlt die Möglichkeit zur elektrostatischen Wechselwirkung, die zur Schmutzabstoßung beim Waschvorgang ausgenutzt werden kann.
Anwendungen nichtionischer Tenside
Nichtionische Tenside finden in verschiedenen Industrien breite Anwendung:
- Wasch- und Reinigungsmittel: Sie werden in Waschmitteln, Haushaltsreinigern und Geschirrspülmitteln als Fettlöser und zur Unterstützung der Reinigungskraft anderer Tenside eingesetzt.
- Kosmetik: Sie dienen als Emulgatoren in Cremes, Lotionen und anderen Kosmetikprodukten, um eine stabile Mischung aus Wasser und Öl zu gewährleisten. Sie beeinflussen die Konsistenz, Textur, das Hautgefühl und das Auftrageverhalten der Produkte.
- Farben und Beschichtungen: Sie werden als Emulgatoren, Netzmittel und Dispergiermittel eingesetzt.
- Metallbearbeitung: Sie dienen als Benetzmittel, Emulgatoren und Dispergiermittel.
- Textilindustrie: Sie werden als Netzmittel, Avivagemittel und Dispergiermittel eingesetzt.
- Lebensmittelindustrie: Sie werden als Emulgatoren und Stabilisatoren eingesetzt.
- Landwirtschaft: Sie werden als Netzmittel und Dispergiermittel für Pflanzenschutzmittel eingesetzt.
- Pharmazeutische Industrie: Sie werden als Lösungsvermittler und Emulgatoren eingesetzt.
Nichtionische Tenside in Waschmitteln
In modernen Waschmitteln werden oft Kombinationen aus anionischen und nichtionischen Tensiden verwendet, um die Vorteile beider Tensidfamilien zu vereinen. Dadurch lassen sich Waschmittel erhalten, die sowohl ein hervorragendes Primär- als auch ein sehr gutes Sekundärwaschvermögen aufweisen. Durch optimierte Tensidmischungen kann gleichzeitig die Tensidmenge bei unverändert guter Waschleistung minimiert und über einen weiten Temperaturbereich für verschiedenste Schmutzarten gewährleistet werden.
Nichtionische Tenside in der Kosmetik
In der Kosmetikindustrie werden nichtionische Tenside wegen ihrer emulgierenden und stabilisierenden Eigenschaften geschätzt. Sie sind ein grundlegender Rohstoff bei der Herstellung von Cremes, Lotionen und anderen Emulsionen. Die verschiedenen nichtionischen Tenside haben dabei unterschiedliche Eigenschaften, die sich auf die Konsistenz, die Textur, das Hautgefühl oder das Auftrageverhalten auswirken.
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Nichtionische Tenside in der Metallbearbeitung
In der Metallbearbeitung werden nichtionische Tenside als Benetzmittel eingesetzt, um die Grenzflächenspannung zwischen einer Flüssigkeit und einer festen Oberfläche zu verringern. Dies gewährleistet, dass beispielsweise Wasser leichter von einer Oberfläche abfließt, anstatt Tropfen zu bilden, die dann darauf verdunsten. Sie werden auch als Dispergiermittel verwendet, um die Vermischung zweier eigentlich nicht mischbarer Substanzen wie Öl und Wasser zu ermöglichen.
Umweltaspekte
Die Umweltverträglichkeit von Tensiden ist ein wichtiger Aspekt. In den 60er-Jahren des vorigen Jahrhunderts wurden Tenside mit stark verzweigten Alkylketten eingesetzt, die aber nur sehr schwer abbaubar waren. Heute werden stattdessen Tenside mit unverzweigten Alkylketten wie die leicht abbaubaren linearen Alkylbenzensulfonate (LAS) verwendet. Günstig für die Ökobilanz ist auch eine Gewinnung aus nachwachsenden Rohstoffen, wie sie bei Alkylpolyglycosiden (APG) der Fall ist.
Zusammenfassung
Nichtionische Tenside sind vielseitige Stoffe mit einer breiten Palette von Anwendungen. Sie zeichnen sich durch ihre gute Hautverträglichkeit, geringe Wasserhärteempfindlichkeit und biologische Abbaubarkeit aus. In Kombination mit anderen Tensidtypen ermöglichen sie die Formulierung von Produkten mit optimalen Eigenschaften für verschiedene Anwendungsbereiche. Die Forschung konzentriert sich zunehmend auf die Entwicklung von nichtionischen Tensiden aus nachwachsenden Rohstoffen, um die Umweltverträglichkeit weiter zu verbessern.
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