Vad är tvål? Definition, kemisk sammansättning, tillverkning och historia

Upptäck vad tvål är — dess kemiska sammansättning, tillverkning och tusenåriga historia. Från fettsyror och förtvålning till hantverk och hygien.

Tvål är en kemisk förening som uppstår vid reaktion mellan en alkali (vanligtvis natrium- eller kaliumhydroxid) och en fettsyra. Tvålar är metallsalter av långkedjiga fettsyror. När de blandas med vatten vid bad eller tvätt hjälper de människor och kläder att bli rena genom att minska risken för att smuts och olja ska nå huden eller tyget. Tvålar tillverkas av animaliska fetter eller vegetabiliska oljor. Det finns två grundläggande steg i tillverkningen av tvål. De kallas för förtvålning och saltning av tvål. Vissa människor gillar att göra sin egen tvål.

Tvålen rengör mycket bra i mjukt vatten. Den är inte giftig för vattenlevande organismer. Den kan brytas ner av bakterier. Den är dock lätt löslig i vatten, så den används inte ofta i tvättmaskiner. Den fungerar inte bra i hårt vatten. Den kan inte användas i starkt sura lösningar. Milda handtvålar är bara tillräckligt basiska för att avlägsna oönskade hudoljor. När det gäller andra former av olja är disktvål tillräckligt stark för att avlägsna nästan alla former av olja utan att skada petroleumprodukter som plast. Den skadar inte heller huden.

Tvål har tillverkats på många olika sätt. Människan har använt tvålliknande saker i tusentals år. Det tidigaste dokumenterade beviset för tillverkning av tvålliknande material går tillbaka till omkring 2800 f.Kr. i det antika Babylon. Ett recept på tvål med vatten, alkali och cassiaolja skrevs på en babylonisk lertavla omkring 2200 f.Kr.

Ebers papyrus (Egypten, 1550 f.Kr.) tyder på att de gamla egyptierna badade ofta och att de blandade animaliska och vegetabiliska oljor med alkaliska salter för att göra en tvålliknande substans. Enligt egyptiska dokument användes en tvålliknande substans för att bereda ull för vävning.

Kemisk sammansättning och hur tvålen bildas

Tvål är i huvudsak metallsalter (oftast natrium- eller kaliumsalt) av långkedjiga fettsyror. Den kemiska reaktionen som skapar tvål kallas förtvålning. I praktiken innebär det att triglycerider (fetterna i oljor eller animaliska fetter) reagerar med en stark bas (NaOH eller KOH). En förenklad reaktionsbeskrivning är:

triglycerid + NaOH → glycerol + natriumsalter av fettsyror (tvål)

Produkterna är alltså tvål och glycerol (glycerin). Vid användning fungerar tvålen genom att dess molekyler bildar miceller: den ena änden är hydrofob (fäster på fett och smuts) och den andra änden är hydrofil (löslig i vatten) — detta gör att fett och smuts kan emulgeras och sköljas bort.

Hur tvål rengör och dess begränsningar

Tvålens rengörande förmåga beror på dess ytanaktiva egenskaper och förmåga att skapa miceller. Men:

• Tvål fungerar bäst i mjukt vatten. I hårt vatten reagerar tvålen med kalcium- och magnesiumjoner och bildar olösliga tvålkalciumsalter (det så kallade tvålskummet eller "tvålrester"), vilket minskar tvålens effektivitet.
• Tvål är känslig för mycket sura förhållanden; i starkt syra fall sönderfaller tvålen till fettsyror och förlorar sin funktion.
• Vanliga tvålar är basiska (vanligtvis pH 9–10) och kan vara irriterande för känslig hud vid höga koncentrationer, men många handtvålar är formulerade för att vara milda.

Olika typer av tvål och produkter

• Hårt tvål — vanligtvis natriumsalter, fasta tvålar som stapelbar tvålstänger.
• Flytande tvål — ofta kaliumsaltar eller syntetiska tensider; kommersiella flytande “tvålar” kan vara syndet (syntetiska tvättmedel) istället för rena tvålar.
• Specialtvålar — medicinska, överfettade (”superfatted”) tvålar med extra oljor för att göra dem mildare; exfolierande tvålar med korn eller enzymer; desinficerande tvålar (men vanliga antibakteriella tvålar ger inte alltid fördelar i hemmamiljö).
• Industriella tvålar — formulerade för särskilda ändamål som tvättning av kläder, rengöring av maskindelar eller beredning av ull.

Tillverkningsmetoder

Det finns flera vanliga metoder för att tillverka tvål:

• Kallprocess – fetter och oljor reageras med natrium- eller kaliumhydroxid vid relativt låg temperatur. Reaktionen får stå och mogna. Glycerin blir kvar i tvålen om det inte avlägsnas. Metoden ger god kontroll och ofta mildare resultat.
• Hetprocess – blandningen värms under reaktion så att förtvålningen går snabbare; slutprodukten kan användas snabbare än kallprocess-tvål.
• Melt-and-pour – färdig tvålmassa smälts och tillsätts dofter, färg eller tillsatser innan den hälls i formar; vanlig för hobbytillverkning.
• Industriell kontinuerlig process – stora anläggningar använder kontinuerliga kemiska processer och efterföljande saltning (till exempel tillsats av NaCl) för att fälla ut tvålen och separera glycerin och andra biprodukter.

I traditionell tvålproduktion används ofta en saltning-steg (tillförsel av natriumklorid) för att fälla ut fasta natriumsalter så att de kan separeras från den flytande glycerin-fasen. För flytande tvålar används i regel kaliumhydroxid för att ge en mjukare, flytande produkt.

Historia — kort översikt

Tvålliknande produkter har funnits i många kulturer under tusentals år: arkeologiska fynd i Babylon och beskrivningar i Ebers papyrus visar tidiga metoder. Under antiken användes tvålliknande ämnen för personlig hygien och för att bereda ull för vävning. Under medeltiden och framåt utvecklades hantverksskicklighet i städer som Marseille och i Spanien (Castile). Under 1800-talet industrialiserades tvåltillverkningen och kunskapen om fetters och fettsyrors kemi utvecklades av kemister, vilket banade väg för storskalig produktion och mer rena, stabila produkter. På 1900-talet tillkom syntetiska tvättmedel (syndeter) som ett komplement och ibland ett alternativ till traditionell tvål, särskilt för användning i hårt vatten och för industriella behov.

Miljö och säkerhet

Tvål är i allmänhet biologiskt nedbrytbar och mindre skadlig för miljön än många äldre syntetiska tensider, men höga koncentrationer kan påverka vattenlevande organismer. Tvål tenderar att vara mindre giftig än flera industriella kemikalier, men fjärran koncentrationer och tillsatser (doftämnen, färgämnen, konserveringsmedel) kan ha annan miljöpåverkan.

Gällande säkerhet på huden: tvålar är normalt säkra, men kan orsaka uttorkning eller irritation för personer med känslig hud. Överdriven användning av starkt basiska tvålar på ansikte eller skadat hudlager bör undvikas. Antibakteriella tillsatser ger inte nödvändigtvis bättre effekt i vardagsbruk och vissa kemiska antibakteriella ämnen har restriktioner i vissa regioner.

Användningsområden

• Personlig hygien: handtvätt, kroppstvätt och bad.
• Tvätt och rengöring: tvål för handtvätt av kläder, diskning och rengöring av ytor.
• Industriella tillämpningar: rengöring av maskindelar, smörjförtvålning, beredning av textilier.
• Specialapplikationer: konstnärlig tvåltillverkning, naturliga och ekologiska tvålar, medicinska tvålar.

Sammanfattning

Tvål är kemiskt sett metallsalter av fettsyror som bildas genom förtvålning mellan fetter/oljor och en bas. Den rengör genom ytanaktivitet och micellbildning, fungerar bäst i mjukt vatten och har både historiska och moderna tillämpningar. Tillverkningen kan ske i småskaliga hantverksmetoder eller i stor industriell skala, och produkternas egenskaper kan justeras med olika oljor, mängder överfettning, glycerinhalt och tillsatser för att möta olika behov.

Frågor och svar

F: Vad är tvål?

F: Vad tillverkas tvålar av?

F: Vilka är de två grundläggande stegen i tillverkningen av tvål?

F: Fungerar tvål bra i hårt vatten?

F: Är diskmedelstvål tillräckligt starkt för att avlägsna nästan alla former av olja utan att skada petroleumprodukter som plast?

F: Hur länge har mänskligheten använt tvålämnen för rengöring?

Sök med bokstav