Handdoeken die je zonder wasverzachter wast en aan de lucht laat drogen, worden vaak hard. Dit tot grote ergernis van velen. Onderzoekers hebben nu eindelijk een verklaring voor dit vervelende verschijnsel: er wordt een dun laagje water door het oppervlak van de handdoek opgenomen.

Menig persoon zonder droger heeft last van handdoeken die aanvoelen als schuurpapier. Hoe dat precies komt, was altijd een mysterie.

Eerder onderzoek van het Japanse chemiebedrijf Kao Corporation wees op de invloed van een speciaal type water, zogeheten ‘gebonden’ water. Dit water blijft na het wassen achter op het oppervlak van de handdoek. Als je de handdoek aan de lucht laat drogen, wordt dat bijzondere laagje water opgenomen door de katoenvezels.

Deeltjesfysicus Dylan van Arneman: ‘Ik ben op zoek naar iets wat misschien niet bestaat’
LEES OOK

Deeltjesfysicus Dylan van Arneman: ‘Ik ben op zoek naar iets wat misschien niet bestaat’

Dylan van Arneman verruilt een paar keer per jaar zijn werkkamer op het Science Park in de Watergraafsmeer voor de ondergrond ...

Plakkerig

Op basis van hun bevindingen stelden de onderzoekers een theoretisch model voor. Ze vermoedden dat het gebonden water op het oppervlak van de handdoek ervoor zorgt dat losse katoenvezels aan elkaar vastplakken. Dat vastplakken komt door twee verschillende effecten.

Het eerste effect zorgt ervoor dat de moleculen van het gebonden water heel goed aan zichzelf en andere geladen oppervlakken kunnen binden. Dat komt doordat binnen deze watermoleculen de elektrische lading niet gelijk verdeeld is. De ene kant van het watermolecuul is een beetje negatief geladen en de andere kant juist een beetje positief.

Bound water
Schematisch overzicht van hoe gebonden water (bound water) ervoor zorgt dat katoenvezels aan elkaar plakken. Bron: J. Phys. Chem. C 2020, 124, 7, 4196-4201

Het tweede effect is ‘capillaire adhesie’. Dit is een natuurkundig verschijnsel waarbij de binding van een vloeistof met een oppervlak in combinatie met de oppervlaktespanning van die vloeistof sterker is dan de zwaartekracht. Wat dat precies betekent, is goed te zien in heel dunne buisjes waar een vloeistof zoals water in zit. De vloeistof kruipt dan vanzelf omhoog. De vloeistof ‘plakt’ dus zó goed vast aan het buisje en zichzelf, dat die niet door de zwaartekracht omlaag getrokken wordt.

Deze twee effecten hebben samen tot gevolg dat het gebonden water heel goed is in vastplakken. En dat zorgt er dus voor dat die katoenvezels aan elkaar gaan plakken en hard aanvoelen.

Oppervlakken voelen

In een nieuw onderzoek van Kao Corporation bewijzen natuurkundige Ken-ichiro Murata van de Universiteit van Hokkaido in Japan en zijn collega’s nu dat gebonden water inderdaad katoenvezels aan elkaar laat vastplakken.

Ze gebruikten hiervoor een zogeheten atoomkrachtmicroscoop. Met een minuscule naald ‘voelt’ dit apparaat het oppervlak van een object. Dat maakt het mogelijk om op nanoschaal te bepalen hoe een oppervlak in elkaar zit.

Om op moleculair niveau te kijken hoe het gebonden water in zo’n ‘harde’ handdoek eruitziet, gebruikten ze een techniek waarbij ze de atoomkrachtmicroscopie combineerden met infraroodstraling. Hiermee bewezen ze dat er inderdaad gebonden water op ‘harde’ handdoeken zit. Ze zagen het gebonden water daarentegen niet op handdoeken die ze extra droogden door ze in een vacuüm te verhitten.

Verschillende vormen water

Het gebonden water bleek aanwezig in twee verschillende vormen. De moleculen die op de grens van water en lucht zitten, nemen de ene vorm aan. De moleculen op de grens van water en katoen, de andere. Water komt normaal niet zo duidelijk in verschillende vormen tegelijk voor. Murata vermoedt dat de interactie van het water met het katoenoppervlak invloed uitoefent op hoe plakkerig dit gebonden water is.

‘Deze experimenten laten zien dat er inderdaad gebonden water zit op de katoenen oppervlakken en dat dit bijdraagt aan eigenschappen ervan, zoals de stijfheid. Bovendien heeft het gebonden water een unieke vorm die anders is dan de vorm die normaal water aanneemt’, zegt Murata in een persbericht.

Wasverzachter

Om handdoeken lekker zacht te houden wordt vaak wasverzachter gebruikt. Tot dusver werd aangenomen dat dat werkt door de wrijving tussen katoenvezels te verminderen.

‘Maar onze resultaten geven nieuwe inzichten in hoe wasverzachter werkt’, licht Murata toe. De wasverzachter zou bijvoorbeeld de oppervlaktespanning van water kunnen beïnvloeden en maken dat het minder plakkerig is. Daarmee voorkomt het dat gebonden water achterblijft in de handdoek. ‘Dat kan ons helpen om nieuwe middelen en systemen te ontwikkelen om ‘harde’ handdoeken te voorkomen.’

We weten nu nog niet hoe we kunnen voorkomen dat het gebonden water de katoenvezels van een handdoek aan elkaar laat plakken. Er zijn wel andere trucjes dan het gebruik van een wasverzachter of droger waarmee je handdoeken zacht kunt houden. Zo is het belangrijk om niet te veel wasmiddel te gebruiken. Verder kun je handdoeken wassen met een beetje witte azijn en/of ammoniak. Dat zorgt ervoor dat er geen zeepresten achterblijven op je handdoek en houdt ook je wasmachine schoon.

Het grootste project van de mens
LEESTIP: ga op rondreis door de serieuze wetenschap, geillustreerd met inspirerende achtergrondverhalen. Bestel het boek in de webshop.