Kaliumhydroxide

Wat het is en waarom het zachte zeep maakt

Kaliumhydroxide (KOH), bijtende potas, is een witte vaste stof die NIOSH beschrijft als brokken, staven, schilfers, staafjes of pellets; zeepmakers kopen het als schilfers. Het verzeept vetten precies zoals natriumhydroxide dat doet. Verzepingsgetallen zijn erin uitgedrukt, als milligram kaliumhydroxide per gram vet (AOCS Cd 3-25), dus een recept met kaliumhydroxide hoeft niet te worden omgerekend voordat er met de zuiverheid rekening wordt gehouden.

Wat verandert, is de zeep. In de klassieke metingen van McBain en Sierichs losten kaliumlauraat, -myristaat en -oleaat, en de kaliumzeep van de gemengde vetzuren van kokosolie, allemaal op bij kamertemperatuur, terwijl de natriumzepen van de verzadigde zuren warmte nodig hadden. Kokos- en olijfolie die met kaliumhydroxide zijn verzeept, blijven dus een doorschijnende pasta die zich laat verdunnen tot schenkbare zeep, en het handboek van Thomssen uit 1922 definieert vloeibare zeep als niets meer dan een kalizeep opgelost in water. Kaliumzepen van palmitinezuur en stearinezuur zijn de uitzondering: die kristalliseren als de zeep afkoelt, wat een vloeibare zeep troebel maakt, en kaliumstearaat is de ruggengraat van scheerzeep en crèmezeep.

Oudere boeken gebruiken ‘potash’ ook voor kaliumcarbonaat: Simmons en Appleton noemen pearl ash een onzuiver kaliumcarbonaat. Het carbonaat kan een neutraal vet niet verzepen, dus voor zeep heb je het hydroxide nodig.

Vormen en zuiverheid

Kaliumhydroxide wordt nooit zuiver verkocht. De beoordeling van de OECD geeft voor de industriële vaste stof ongeveer 91 % KOH en ongeveer 8 % water. Het EU-levensmiddelenadditief E 525 hoeft maar 85,0 % kaliumhydroxide te bevatten, met tot 3,5 % kaliumcarbonaat, en pellets van reagenskwaliteit hebben een gegarandeerd gehalte van ten minste 85 %, met niet meer dan 2 % carbonaat. De rest van het gewicht is vooral water, met wat carbonaat.

De calculator gaat uit van 90 %, omdat gewone schilfers daar zitten. De toelichting noemt 85 tot 95 % en vraagt je het etiket te controleren, en de calculator waarschuwt als je de zuiverheid op 99,5 % of hoger zet. Hij deelt de benodigde hoeveelheid zuiver kaliumhydroxide door de zuiverheid, dus voor een recept dat 100,0 g zuiver kaliumhydroxide nodig heeft, weeg je 111,1 g schilfers van 90 % af.

Een verkeerde zuiverheid telt het zwaarst bij vloeibare zeep, die dicht bij nul overvetting wordt gemaakt. Neem onze vloeibare zepen met 3,5 % overvetting. Schilfers die in werkelijkheid 95 % zijn maar als 90 % zijn ingevuld, leveren 5,6 % meer hydroxide dan bedoeld en brengen de overvetting op ongeveer −1,9 %: een pasta met vrij alkali erin. Schilfers die in werkelijkheid 85 % zijn maar als 90 % zijn ingevuld, leveren 5,6 % minder, een overvetting van ongeveer 8,9 %, veel meer vrije olie dan een heldere zeep kan dragen, dus die wordt troebel. Vul schilfers van 90 % in als 100 % en de pasta komt een tiende loog tekort. In een stuk zeep met NaOH en KOH samen wordt de fout verdund door het natriumaandeel, maar hij verschuift de overvetting toch.

Om de zuiverheid in te stellen, kies je in het onderdeel Loog voor kaliumhydroxide of Beide en typ je het getal van het etiket of certificaat in bij Zuiverheid KOH. Heb je geen getal, of is een pot al een tijdje open geweest, meet het dan met de citroenzuurtitratie in de handleiding over NaOH en KOH. De calculator berekent het water op basis van de schilfers zoals je ze afweegt, dus het water dat erin zit, wordt niet afgetrokken, en de oplossing die je mengt, is iets zwakker in KOH dan het getal op het scherm.

Oplossen

Elke regel voor natriumhydroxide geldt hier ook. Voeg de schilfers langzaam aan koud water toe, nooit water aan de schilfers, wat de chemische veiligheidskaart voor kaliumhydroxide in hoofdletters vermeldt. Draag een spatbril, handschoenen en lange mouwen, werk waar de lucht beweegt en gebruik een kan van polypropeen of roestvrij staal: kaliumhydroxide tast aluminium, tin, lood en zink aan, waarbij waterstof vrijkomt.

Het is de feller reagerende van de twee. Bij het oplossen van zuiver kaliumhydroxide komt 57,61 kJ per mol vrij, tegen 44,51 kJ voor natriumhydroxide (CRC Handbook), dus dezelfde verzepende kracht geeft ongeveer 30 % meer warmte af; handelsschilfers, die al wat water bevatten, geven iets minder af. Fisher beschrijft hoe de oplossing luid bruist, alsof ze kookt. De methode voor vloeibare zeep laat haar afkoelen tot onder 82 °C (180 °F) voordat ze bij de oliën gaat.

Het lost op tot ongeveer 110 g in 100 mL water bij 25 °C, dus net als natriumhydroxide kan het niet veel sterker worden gemaakt dan een oplossing van half loog. Pasta's voor vloeibare zeep worden meestal veel zwakker gemaakt: die van Fisher gebruikt drie keer het gewicht van het kaliumhydroxide aan water, een oplossing van 25 %.

Vloeibare zeep: eerst pasta, dan verdunnen

Vloeibare zeep wordt in twee stappen gemaakt. Eerst worden de oliën en het kaliumhydroxide tot een stijve, toffeeachtige pasta gebracht en gekookt tot een lepel ervan helder oplost in kokend water; daarna wordt de pasta gewogen en op gewicht verdund. De trace gedraagt zich anders dan bij vaste zeep: het beslag wordt dikker, scheidt en komt weer samen, soms meerdere keren, voordat het opstijft. Kalizeep met veel kokosolie zwelt op tijdens het verzepen, dus in de pan moet vier tot vijf keer de batch passen.

Vloeibare zeep wordt meestal gemaakt met 0 tot 3 % overvetting, omdat vrije olie er niet in oplost en als waas zichtbaar wordt. Onze recepten gebruiken 3,5 %, zodat de spreiding in werkelijke verzepingsgetallen ze niet naar vrije loog kan laten doorslaan, en die marge maakt ‘neutraliseren’ met borax of citroenzuur ook overbodig. Borax is in de EU en Groot-Brittannië hoe dan ook verboden in cosmetische producten.

De verdunningscalculator telt de oliën plus het zuivere kaliumhydroxide als zeep, omdat bij verzeping de massa behouden blijft, en al het andere in de pasta als water. Een pompflacon past bij 15 tot 25 % zeep. Verdun met heet gedestilleerd water, laat het een nacht staan voordat je meer toevoegt, en verdun alleen wat je binnenkort gebruikt: de pasta blijft goed, terwijl verdunde zeep vooral water is en schone flessen nodig heeft en, als je haar verkoopt, een conserveermiddel dat werkt bij pH 9 tot 10. De handleiding over vloeibare zeep geeft de volledige methode.

Zeep met NaOH en KOH samen

Een recept met NaOH en KOH samen doet een deel van de verzeping met kaliumhydroxide en de rest met natriumhydroxide. Het KOH-aandeel in de calculator is een aandeel in de verzeping, niet in het gewicht, en omdat kaliumhydroxide het zwaardere molecuul is en minder zuiver wordt verkocht, is zijn aandeel in het gewicht altijd groter. Onze scheerzeep, met een aandeel van 40 %, vraagt om 43,7 g natriumhydroxide en 45,4 g kaliumhydroxide van 90 % voor 500 g oliën: twee vijfde van het werk, 51 % van de loog die je afweegt.

Het aandeel bepaalt het karakter. De scheerzepen van Thomssen uit 1922 deden ongeveer 25 tot 45 % van hun verzeping met potas, en onze scheerzeep met stearinezuur gaat naar 50 %, zodat een vochtige kwast snel zeep opneemt. Fishers eenvoudige crèmezeep komt uit op ongeveer driekwart kalium, en die van Grosso op ongeveer 89 % met schilfers van 90 %; hoe hoger het aandeel, hoe zachter de crème blijft. Met een masterbatch bevat de voorraadoplossing het natriumhydroxide en wordt het kaliumhydroxide droog afgewogen. De handleidingen over scheerzeep en crèmezeep gaan dieper in op de verhoudingen.

Bewaren en carbonaatvorming

Kaliumhydroxide is vervloeiend: het kan genoeg water uit de lucht trekken om erin op te lossen (OECD), en het neemt ook gemakkelijk koolstofdioxide op. NIOSH merkt op dat het warm wordt terwijl het beide opneemt. Schilfers die open blijven staan, worden kleverig en klonteren dan, en elke stap laat minder hydroxide over in elke gram. Koolstofdioxide zet een deel ervan om in kaliumcarbonaat, dat niet verzeept; zelfs nieuw materiaal van levensmiddelenkwaliteit kan er 3,5 % van bevatten.

Bewaar het in de oorspronkelijke, goed gesloten verpakking, droog en gescheiden van voedsel, sterke zuren en metalen, zoals de chemische veiligheidskaart vraagt, met etiket, buiten bereik van kinderen en apart van natriumhydroxide, zodat de twee nooit verwisseld worden. Sluit de pot zodra je hebt afgewogen. Schilfers die aan elkaar plakken of nat lijken, zijn al veranderd; meet hun zuiverheid voordat je er een recept aan toevertrouwt, of vervang ze.

Kopen, en de wet

Koop schilfers met een etiket waarop kaliumhydroxide en de zuiverheid staan, bij een leverancier van zeepmaakbenodigdheden of chemicaliën. Het wordt vervoerd als gevaarlijke stof: UN 1813, klasse 8, verpakkingsgroep II.

In de EU draagt het CLP-etiket het corrosiepictogram en het uitroeptekenpictogram, het woord ‘Gevaar’, H302 en H314, en verpakkingen die aan het publiek worden verkocht, moeten een kindveilige sluiting en een voelbare gevarenaanduiding hebben. In de Verenigde Staten moeten huishoudproducten met 10 % of meer vrij kaliumhydroxide het signaalwoord ‘POISON’ dragen, en droge producten van die sterkte moeten een kindveilige verpakking hebben (16 CFR 1500.129, 1700.14). In Groot-Brittannië noemt de Offensive Weapons Act 2019 natriumhydroxide bij de bijtende producten, maar kaliumhydroxide niet, dus de leeftijdsgrens en het verbod op bezorging aan huis gelden er niet voor.

Morsen en afvoeren

Veeg droge schilfers met handschoenen aan in een afgedekte kunststof bak, zoals de chemische veiligheidskaart adviseert, en neem de plek meteen af met veel water: schilfers die op een vochtig werkblad blijven liggen, trekken water uit de lucht en worden een plasje sterke loog. Neem oplossing op met keukenpapier en neem af met water; een laatste doekje met verdunde azijn over een hard oppervlak kan, zodra de loog weg is, net als bij caustische soda. Overgebleven oplossing en schilfers die je niet meer wilt, gaan dezelfde weg als natriumhydroxide: bewaard, met etiket, voor de volgende batch, of naar de inzameling van klein gevaarlijk afval, niet door de gootsteen. Rauwe pasta is bijtend tot ze gekookt is, dus schraap gereedschap eerst af boven de vuilnisbak voordat je het afwast.

Veelgemaakte fouten

De meest gemaakte fout is de zuiverheid op 100 % laten staan voor schilfers van 90 %, wat een troebele, vettige pasta geeft. Kort daarna volgen de verkeerde base kiezen in de calculator of uit de verkeerde pot afwegen, en een pasta uit gewoonte neutraliseren terwijl het recept geen loog over had, wat zeep terug omzet in vetzuur en haar troebel maakt. Verdunnen op volume, of met ‘één deel pasta’, zonder de pasta na het koken te wegen, geeft een zeep van onbekende sterkte, en verdunnen met kraanwater brengt kalkzeep in de fles.

De laatste is kaliumhydroxide zien als de mildere base omdat het een milde zeep maakt. Het is net zo bijtend, en het wordt heter bij het oplossen.