Жизнь в стремительном мире немыслима без использования всевозможных моющих средств. Стирка и уборка, мытье посуды и даже гигиенические процедуры не проходят без этих бытовых помощников. Они удаляют любые загрязнения, оставляя после себя легкий аромат свежести.
Применение бытовой химии до сих пор вызывает массу вопросов, с ней связано множество предрассудков. Чтобы решить для себя, стоит ли использовать такое достижение науки, нужно узнать все о синтетических моющих средствах.
Назначение и область применения
Любые загрязнения поверхностей в доме, вещей, приносят немало неприятных эмоций. Каждое пятно необходимо отмыть, что подчас непросто, не повредив покрытие или ткань. Желательно, чтобы при этом процесс чистки не отнял слишком много сил. Для решения таких проблем и созданы синтетические моющие средства (СМС).
Назначение СМС – удаление любого рода загрязнений. Любое пятно – это вещество, связанное с поверхностью или нитями ткани. Чтобы его удалить, необходимо разрушить связи молекул и перевести вещество в состояние раствора. Именно это и делают моющие средства. А последующее ополаскивание и механическая стирка уже удаляют получившийся раствор.
Синтетические моющие средства используют для удаления загрязнений любого происхождения. С их помощью стирают белье, моют посуду, чистят сантехнику. Благодаря своим свойствам СМС могут справиться с практически любыми веществами и их смесями. Главное, подобать правильный состав.
В мире ежегодно выпускается более 10 млн. тонн моющих средств. 70% продукции используется жителями развитых стран, развивающимся же приходится обходиться меньшим количеством благ химической промышленности.
Классификация СМС
Каждый поход в магазин за моющим средством превращается в увлекательную игру. Цель: купить недорогой состав, который справится с имеющимися загрязнениями и при этом не навредит человеку.
Выбор значительно упростится, если знать, что все СМС классифицируются по форме выпуска: порошкообразные, жидкие, пасто- и кремообразные.
80% выпускаемых СМС составляют различные составы для стирки. Из них 80% – порошкообразные. Стиральные порошки подразделяются на высокопенные (для ручной стирки) и низкопенные (для машинной). Также на средстве может быть пометка, для стирки в воде какой температуры оно предназначено.
В зависимости от предназначения СМС бывают:
- Для хозяйственных нужд. Это , чистки, и др. Они могут выпускаться в любой форме.
- Для туалетных целей. Это косметика для гигиены человека: шампунь, жидкое мыло, гель для душа.
Последние подразделяются в зависимости от назначения:
- Для шерсти и шелка. Обеспечивают бережную стирку и отсутствие деформации (РН -7-8,5)
- Универсальные. Их можно использовать для стирки натуральных и синтетических тканей. Идентификация по цвету материала обычно отсутствует (РН 9-9,5).
- Для натуральных тканей. Порошок предназначен для стирки льна и хлопка. (РН -10-11,5)
- Для удаления сильных загрязнений. Особенно агрессивные порошки, предназначенные для стирки спецодежды.
Чтобы сделать правильный выбор нужно понимать, что одно и то же средство нельзя использовать всестороннее. Это может привести к порче имущества и повышенному износу вещей.
Состав СМС
Часто в магазине можно встретить покупателей, пытающихся изучать состав моющего средства. Это полезный навык, но состав нужно уметь не только читать, но и понимать: какие компоненты за что отвечают, чем они отличаются, особенности.
Приобретая синтетические моющие средства, состав следует искать на этикетке. И чтобы различные аббревиатуры не ввели в ступор, стоит знать, что скрывается за перечнем букв и странными словами.
Любое СМС состоит из органических и неорганических соединений. В составе можно обнаружить:
- ПАВ. Поверхностно-активные вещества обеспечивают разложение любой грязи на составляющие и гарантируют качественную стирку. ПАВ бывают: анионактивные (для стирки натуральных тканей), катионактивные (обладают дезинфицирующими и смягчающими свойствами) и неионогенные (очищают синтетические волокна). Современные ПАВ биоразлагаемы на 90%.
- Энзимы. Аналог животных ферментов. Отвечают за удаление крови, остатков пищи. Теряют эффективность при температуре выше 40°С.
- Отбеливатели. Устраняют загрязнения путем окисления.
- Полимеры. Обычно это карбоксиметилцеллюлоза, она препятствует оседанию грязи на ткани, то есть сохраняет ее чистоту после стирки.
- Силикаты и поликарбоксилаты. Вещества, обеспечивающие защиту стиральной машины.
- Добавки: сульфат натрия (обеспечивает сыпучесть), стабилизаторы пены, красители, ароматизаторы.
Большинство компонентов можно встретить не только в составах для стирки, но и гелях для душа, средствах для гигиенической чистки сантехники. В этом нет ничего страшного, каждое вещество выполняет свою функцию. Кроме того, ведущие производители регулярно проводят испытания безопасности средств.
Принцип работы моющего средства
Чтобы использование синтетических моющих средств всегда удовлетворяло потребности, нужно понимать, за счет чего работает тот или иной состав. ПАВ – основной активный компонент, именно он отвечает за чистоту поверхностей, вещей.
Принцип образования любых загрязнений основан на противодействии воды и жиров. Эти вещества не растворяются друг в друге. За счет этого и образуются трудноудаляемые загрязнения.
ПАВ имеют 2 «полюса»: гидрофильный и гидрофобный. Первый, соответственно, соединяется с водой, второй – с жирами. Благодаря взаимодействию веществ жиры и вода перестают вступать в конфронтацию и превращаются в эмульсию. А такой однородный состав удалить уже гораздо проще.
Принцип работы моющего средства можно смоделировать и самостоятельно. Для этого на тарелку стоит нанести несколько капель масла и воды. Обе субстанции будут сопротивляться смешиванию. Но если к ним добавить немного средства для мытья посуды, то оба вещества смешаются, превратятся в эмульсию и легко удалятся даже без механического воздействия.
Плюсы и минусы СМС
Сегодня, на волне интереса ко всему натуральному, на рынке появляются органические моющие средства. И каждой хозяйке нужно принять решение, чему отдать предпочтение: давно знакомому стиральному порошку или составу на основе, например, мыльных орехов.
Для этого нужно выяснить, чем отличаются органические и синтетические моющие средства, преимущества и недостатки обоих.
Плюсы СМС:
- Низкая стоимость. Использование дешевого сырья делает СМС доступными. Органика же стоит значительно дороже.
- Синтетические средства практически не взаимодействуют с солями, растворенными в воде. Образующиеся соединения легко вымываются.
- Современные стиральные порошки качественно очищают ткань при стирке в жесткой и даже морской воде.
- Эффективны в воде низкой температуры. Этим не могут похвастать органические составы.
Минусы СМС:
- Ненатуральный состав. Основные действующие вещества – продукт переработки нефти.
- Неполная биоразлагаемость. Органические составы меньше вредят окружающей среде.
Часто синтетические моющие средства обвиняют в том, что составы провоцируют появление кожных реакций. Аллергию или дерматит может спровоцировать любое вещество, чужеродное человеческому организму. Чтобы избежать такой проблемы, необходимо тщательно полоскать белье и удалять остатки чистящего порошка с поверхностей, а посуду ополаскивать под проточной водой.
Чтобы выбрать подходящее моющее средство, способное удовлетворить все запросы, необходимо внимательно изучить все стороны вопроса. И только тогда можно принять решение, стирать и чистить дом по старинке или воспользоваться новейшими научными разработками.
Введение
1 Характеристика сырья и материалов
2 Техническое описание образца
3 Описание технологического процесса
4 Контроль готовой продукции
5 Хранение и упаковывание готовой продукции
6 Область применения
Заключение
Список использованных источников
Приложения
ВВЕДЕНИЕ
Синтетические моющие средства (СМС) – это жидкие, пастообразные и порошкообразные вещества, которые содержат поверхностно-активные вещества, а также другие органические и неорганические вещества, повышающие эффективность поверхностно-активных веществ.
Основное назначение моющих средств – удаление загрязнений с различных поверхностей. Загрязнения прочно удерживаются на них за счет физико-химических сил, не смачиваются водой и поэтому практически ею не смываются. Чтобы перевести загрязнения в раствор, следует сделать их гидрофильными (смачивающимися). Молекулы моющих веществ, адсорбируясь на грязевой частице, «притягивают» ее к воде, отрывают от поверхности препятствуют обратному прилипанию и слипанию частиц между собой. Таким образом, частицы переходят в раствор. Так как раствор поверхностно-активных веществ лучше смачивает поверхности, он проникает в мельчайшие поры и разрушает крупные частицы загрязнений.
Жировые мыла обладают некоторыми недостатками. Моющее действие их проявляется лишь в щелочной среде, с кальциевыми и магниевыми солями, содержащимися в жесткой воде, они образуют липкие нерастворимые соли, оседающие на ткани и загрязняющие их. Щелочи, содержащиеся в мыле, ослабляют прочность шерстяных и шелковых тканей, а также тканей из полиэфирных волокон, особенно при повышенной температуре, а также могут изменять окраску тканей. Кроме того, жировое сырье для мыл является дефицитным пищевым продуктом. Все это обусловливает актуальность развития производства и применения синтетических моющих средств, которые обладают следующими преимуществами:
1. Производство СМС основано на дешевой сырьевой базе – продуктах переработки нефти и газа. Расчеты показывают, что затраты на выработку СМС составляют не более 65-7О% от затрат на выработку 47%-ного хозяйственного мыла. Осуществление широкой программы производства синтетических моющих средств дает возможность высвободить большое количество пищевых жиров.
2. Синтетические моющие средства не взаимодействуют с солями жесткой воды или при взаимодействии дают легко удаляющиеся с ткани соединения. Многие из СМС одинаково хорошо моют в мягкой, жесткой, а некоторые даже в морской воде.
3. Синтетические моющие вещества в зависимости от их состава могут хорошо отмывать ткани не только в щелочной среде, но и в нейтральной, и в кислой.
4. СМС проявляют моющее действие не только в горячей воде, но и в воде сравнительно низкой температуры, что очень важно при стирке изделий из химических волокон и т.д.
1 ХАРАКТЕРИСТИКА СЫРЬЯ И МАТЕРИАЛОВ
Все синтетические моющие средства являются органическими соединениями. Они имеют односторонне расположенную углеводородную цепь и группу, участвующую в реакциях.
Основной составной частью СМС являются органические поверхностно-активные вещества, обладающие смачивающей, эмульгирующей, пептизирующей и пенообразующей способностью. Совокупность этих свойств обусловливает их моющее действие. ПАВ, используемые для производства СМС, разделяются на ионогенные, диссоциирующие в водных растворах на ионы, и неионогенные. Наиболее распространены анионоактивные вещества (алкилсульфаты, алкилсульфонаты и алкиларилсульфонаты), которые распадаются в водных растворах на анионы (более крупные отрицательно заряженные частицы) и катионы (мелкие положительно заряженные ионы, как правило, натрия или калия). Большие по размеру анионы обеспечивают поверхностно-активные свойства. Все анионоактивные ПАВ представляют собой кристаллические вещества, растворимые в воде. Содержание их в СМС составляет от 10 до 40%.
Разработаны также новые синтетические поверхностно-активные вещества амфотерного характера. Они перспективны для производства моющих средств, но пока дороги и еще очень мало распространены.
Для усиления моющего эффекта поверхностно-активных веществ в состав синтетических моющих средств вводят щелочные и нейтральные электролиты, алкилоламиды, карбоксиметилцеллюлозу и др. Полезными добавками являются отбеливающие вещества (перекисные соли, оптические отбеливатели). В отдельные виды СМС вводят антистатики, энзимы, подкрахмаливающие вещества и пр.
В современных СМС используют поверхностно-активные вещества, которые имеют степень биоразложения не менее 90%: алкилсульфонаты,
алкансульфонаты с высокой моющей способностью и высокой биоразлагаемостью, олефинсульфонаты, обладающие хорошим моющим действием, в том числе в жесткой воде, что особенно важно для бесфосфатных моющих средств, и др.
Алкилсульфаты в зависимости от строения молекул делят на первичные и вторичные. Первичные сульфаты представляют собой продукты переработки природных жирных кислот; вторичные сульфаты - продукты переработки нефти.
Алкилсульфонаты представляют собой натриевые соли сульфокислот жирного ряда. Основным исходным сырьем для их получения являются парафиновые углеводороды нефти. Алкилсульфонаты применяют преимущественно в смеси с другими моющими веществами, так как они обладают меньшей моющей способностью, чем алкилсульфаты.
Алкиларилсульфонаты - натриевые соли алкиларилсульфокислот, получаемых сульфированием алкилированного бензола. Исходным сырьем для них служат керосиновые фракции нефти. Серьезным недостатком всех бензольных производных моющих веществ является их трудная биоусвояемость.
Более половины всех СМС изготовляют на основе алкиларилсульфонатов.
Электролиты улучшают эффект стирки и усиливают поверхностную активность моющих средств. Они разрушают жировые загрязнения, смягчают воду и улучшают моющее действие синтетических моющих средств, благодаря чему уменьшается их расход. В порошки, предназначенные для стирки хлопчатобумажных и льняных изделий,добавляют в большом количестве соду и полифосфат натрия, для стирки шерстяных и шелковых тканей- нейтральные электролиты (сульфат натрия и др.). В порошки универсального назначения добавляют полифосфаты с целью создания оптимальной щелочной среды. Однако эти добавки разрушают и белковые вещества (шерсть, шелк), вредно влияют на окружающую среду. Их постепенно заменяют на нейтральные добавки – цеолиты.
Алкилоламиды являются стабилизаторами пены, их вводят в СМС в количестве 1-3%. Они существенно повышают эффективность синтетических моющих средств, усиливая устойчивость пены, суспензируя загрязнения и предотвращая их осаждение на ткани. Введение их в состав моющих средств снижает содержание активного моющего вещества. Их не применяют, однако, для СМС, предназначенных для стирки в стиральных машинах, в которых сильное пенообразование затрудняет их функционирование.
В СМС вводят также нейтральные соли- сульфат и фосфат натрия. Сульфат натрия используется для улучшения сыпучести порошка и растворимости его в воде, увеличивает моющую способность моющих средств, ор входит во все виды СМС. Моющие средства содержат также до 30% фосфорных солей - тринатрийфосфатов и полифосфатов для снижения щелочности моющих растворов до рН=7.
В состав СМС для льняных и хлопчатобумажных тканей вводят карбоксиметилцеллюлозу (натриевая соль простого эфира целлюлозы и гликолевой кислоты). Она предотвращает повторное осаждение загрязнений на поверхность хлопчатобумажных тканей. Для предотвращения ресорбции грязи на шерстяных и шелковых тканях в СМС добавляют поливинилпирролидон.
Среди неионогенных поверхностно-активных веществ наиболее известны препараты ОП, представляющие собой продукты конденсации жирных кислот (или спиртов) с окисью этилена. Их применяют преимущественно в текстильном производстве при обработке волокон и тканей и лишь частично в производстве бытовых моющих средств. Препараты ОП применяют для изготовления жидких моющих средств в смеси с другими веществами. Они характеризуются хорошей смачивающей, но недостаточной пенообразующей способностью, представляют собой маслообразную жидкость коричневого цвета.
Для сохранения белизны изделий белого цвета в состав СМС вводят химические и физические (оптические) отбеливатели. Из химических отбеливателей, которые используют в СМС для льняных и хлопчатобумажных тканей, обычно применяют соли перекисных кислот (персоли). При температуре моющего раствора свыше 60 С это вещество гидролизуется, выделяя атомарный кислород, который и является отбеливающим и дезинфицирующим агентом.
Современные моющие средства содержат специальные биодобавки для удаления загрязнений жирового происхождения и белковых веществ, содержащих протеин (следы крови, яичного белка, молока) – ферменты (энзимы).
В последнее время признано целесообразным введение в состав синтетических моющих средств в качестве добавки хозяйственного мыла, которое стабилизирует пенообразование и улучшает моющее действие.
В состав СМС для стирки синтетических волокон иногда дополнительно вводят антистатики, которые снимают заряды статического электричества. В качестве антистатиков обычно используют неионогенные и катионоактивные поверхностно-активные вещества.
Неприятный запах в порошкообразных СМС, особенно содержащих ферменты, устраняется введением отдушек, например, парфюмерные отдушки с использованием недорогих эфирных масел с запахом свежести, цитрусовых или цветочных ароматов. В качестве дезинфицирующих добавок чаще всего применяются вещества, обладающие противогрибковым, бактерицидным или бактериостатическим действием.
Применение красителей в составе СМС основано на оптическом эффекте, поскольку красители адсорбируются на поверхности тканей без химического воздействия на ткань. Для этой цели используют ультрамарин, индиго, синтетические органические пигменты. При этом ткань приобретает большую белизну и яркость за счет голубого оттенка.
2 ТЕХНИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ОБРАЗЦА
Современный ассортимент синтетических моющих средств весьма обширен. По консистенции СМС делят на порошкообразные, жидкие и пастообразные. Основную массу моющих средств составляют стиральные порошки (около 80%). В меньшем количестве выпускаются жидкие моющие вещества и пасты (около 20%). По условиям применения выделяют СМС для низко- и высокотемпературной стирки, по способу применения – высокопенные (для ручной стирки) и низкопенные (для машинной стирки, в том числе для стирки в автоматических машинах).
В зависимости от назначения бытовые синтетические моющие средства делят на следующие основные виды:
1) средства для стирки шерстяных и шелковых тканей;
2) средства универсального назначения для стирки разнообразных тканей, в том числе из химических волокон;
3) средства для стирки хлопчатобумажных и льняных тканей;
4) средства для стирки грубых и сильно загрязненных тканей, в частности спецодежды;
5) средства для туалетных целей (шампуни для мытья волос, жидкие мыла и т.п.);
6) средства для мытья посуды, инвентаря, домашней утвари и др.
Средства для стирки шерстяных и шелковых тканей имеют рН 1%-ного раствора 7-8,5. Их приготовляют в основном из первичных алкилсульфатов, сульфата натрия (электролит до 50%) и небольшого количества алкилоламидов (до 2%). Иногда добавляют немного гексаметафосфата или бикарбоната натрия для создания слабой щелочной среды (при стирке при комнатной температуре или в теплой воде). Наиболее широкое применение имеют жидкие препараты для стирки шерстяных и шелковых тканей, такие как «Ваниш», «Ласка» (выпускается как в твердом, так и в жидком виде) и др.
Средства универсального назначения для стирки разнообразных тканей, в том числе химических волокон (рН 9-9,5) предназначены для тканей из смеси природных и синтетических волокон. Готовят обычно из смеси алкилсульфатов и алкиларилсульфонатов, неионогенного поверхностно-активного вещества – препарата ОП, триполифосфата натрия (до 40%), алкилоламидов (до 2%), карбоксиметилцеллюлозы (около 1%) и оптических отбеливателей.
Как правило, в данной группе представлены отдельно средства для стирки белого и цветного белья, хотя это разграничение наблюдается не всегда. Стирка изделий из хлопка и льна подобными средствами допускается с кипячением, а из шерсти и шелка – при температуре не выше 40 С. Ассортимент данных СМС наиболее разнообразен: «Лотос», «Дося», «Ariel», «Tide», «Bonux», «Миф-универсал» и т.д. Часто торговые марки универсальных СМС выпускаются с различными ароматами, что достигается введением отдушек.
Средства для стирки хлопчатобумажных и льняных тканей имеют рН 1%-ного раствора 10-11,5 %. Приготовляют преимущественно из алкиларилсульфонатов, добавляя в некоторые СМС также и алкилсульфаты и алкилсульфонаты. В состав этих средств входят карбоксиметилцеллюлоза, алкилоламиды, триполифосфат натрия и до 10-15% кальцинированной соды. Помимо классических компонентов в их состав вводится до 10-15 % отбеливателей. Ассортимент данных средств не столь разнообразен, как СМС универсального назначения («Лебедь», «Детский» и др.).
Средства для туалетных целей готовят на основе вторичных алкилсульфатов. В них добавляются также спирт, глицерин, отдушки и др.
Средства для посуды, инвентаря, домашней утвари представляют собой очень обширную группу синтетических моющих средств. По назначению они подразделяются на средства для мытья посуды, средства для мытья стекол (окон и зеркал), средства для чистки раковин, газовых плит и т.д. Они выпускаются различной консистенции: жидкие, геле-, пастообразные, сыпучие. Могут иметь различные ароматические добавки. Марочный ассортимент данной продукции весьма широк и многообразен: средства для мытья посуды – «Fairy», «Пемолюкс» и др.; средства для мытья окон - «Секунда», «Истра» и т.д.; универсальные СМС – «Чипо», «Cillit» и т.д.
Следует отметить, что основным направлением развития ассортимента СМС является производство универсальных моющих средств с биодобавками, что дает возможность их утилизации после использования, а также обеспечивает функциональную пригодность для стирки изделий как из природных, так и искусственных, синтетических волокон и их смеси. В то же время наблюдается четкая тенденция разделения моющих средств (особенно порошков) для ручной и машинной стирки, что обусловлено требованием ограниченного пенообразования в стиральных машинах.
Синтетические моющие средства имеют ряд достоинств: не требуют дорогого дефицитного сырья для изготовления; безразличны к жесткой воде; не ослабляют прочности многих тканей; не влияют на их окраску.
Потребительская ценность моющих средств определяется рядом комплексных и единичных свойств, которые характеризуют как моющие средства, так и эффективность моющего процесса. Из группы функциональных свойств важнейшими являются моющая способность и универсальность.
Моющая способность – это комплексное свойство, определяющее способность моющего вещества или состава на его основе восстанавливать чистоту и белизну загрязненной поверхности. Оценивают моющую способность по степени белизны, достигнутой после стирки искусственно загрязненного образца ткани в моющем растворе определенной концентрации. Моющая способность определяется природой и видом моющего вещества. На величину моющей способности влияют также характер загрязнения, природа и структура отстирываемого материала, жесткость воды, рН моющего раствора и температура стирки. Для определения моющей способности обычно применяют загрязнения, содержащие животные жиры, минеральные масла, сажу и силикаты, имитирующие уличную пыль.
Пенообразующую способность моющих средств характеризуют объемом или высотой столба пены, а также пеноустойчивостью, т.е.отношением первоначального значения объема или высоты столба пены к значениям этих показателей через определенный промежуток времени. Пенообразование важно учитывать при изменении режима стирки. При ручной стирке обильное и стабильное пенообразование повышает эффективность стирки, в то время как при механизированной стирке белья и мытье посуды требуется низкая пенообразующая способность.
Универсальность. Это свойство характеризует пригодность моющих средств к проявлению основной функции в различной среде, т.е. в условиях различных значений рН, жесткости воды и температуры моющего раствора. С увеличением жесткости воды моющая способность мыла может быть утрачена полностью, так как мыло будет расходоваться на связывание ионов кальция и магния. Синтетические моющие вещества более универсальны, они в жесткой воде теряют лишь частично моющую способность и проявляют моющее действие при более низкой температуре.
Безвредность. Безвредность моющих средств оценивают относительно человека, окружающей среды и отстирываемого материала. При характеристике безвредности оценивают и биологическую активность, так как некоторые моющие вещества обладают бактерицидными, общедезинфицирующими свойствами, а отдельные препараты – токсичностью. В отличие от мыла, легко подвергающегося биохимическому распаду, синтетические моющие вещества, содержащие в углеродной цепи бензольные ядра и разветвленные алкильные остатки, являются биологически «твердыми»: не разлагаются в водоемах, а накапливаются в них, вызывая гибель животных и растительных организмов и затруднения при очистке воды.
Удобство пользования моющих средств оценивают по растворимости СМС в воде, степени распыления, необходимости нагрева моющего раствора, наличию в таре приспособлений для открывания и дозирования средств и др.
Синтетические моющие средства в настоящее время вырабатывают по различным рецептурам (табл.1).
Таблица 1 Состав СМС
| Наименование сырья | для стирки хлопчатобумажных тканей с отбеливанием, % |
для стирки синтетических |
для стирки шерстяных и шелковых |
для замачивания и предварительной |
| Поверхностно-активные моющие вещества | 20-18 | 25 | 35 | 15 |
| Триполифосфат натрия | 35-40 | 50 | 5 | 40 |
| Перборат натрия | 10-20 | - | - | - |
| Силикат натрия | 5-7 | 5 | - | - |
| Сода кальцинированная | 15-20 | - | - | - |
| КМЦ | 0,9-1 | - | - | 1,0 |
| Оптический отбеливатель | 0,1-0,2 | 0,4 | 0,2-0,3 | - |
| Стабилизатор перекисных солей | 1-2 | - | - | - |
| Толуолсульфонат натрия | 0-2 | 0-2 | - | - |
| Сульфат натрия | до 10 | до 8 | до 55 | до 25 |
| Парфюмерная отдушка | 0,1-0,3 | 0,1-0,3 | 0,1-0,3 | - |
| Ферменты (энзимы) | - | - | - | 3-5 |
| Влага | до 10 | до 10 | до 5 | до 10 |
Каждое СМС предназначено для тканей определенного вида, потому что, например, ткани хлопчатобумажные и льняные устойчивы к воздействию щелочей, повышенной температуре, а ткани шерстяные и из натурального шелка, наоборот, разрушаются в водных растворах щелочей и при температуре стирального раствора выше 45-50 С.
3 ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
СМС выпускают в форме порошка, жидкости или пасты. Технология приготовления заключается в составлении композиции, смешивании и растворении всех компонентов рецептуры. Для получения порошкообразных средств используют сушку. Далее следует расфасовка и упаковка готового продукта.
Приготовление композиции заключается в смешивании поверхностно-активных веществ с необходимыми по рецептуре добавками. Чтобы снизить расходы на испарение воды, для порошкообразных средств готовят наиболее концентрированные композиции (до 50-60% сухого вещества), фактически представляющие собой суспензии. Затем композиции фильтруют и пропускают через коллоидную мельницу для придания однородности. Сушка состоит в распылении раствора в сушильной башне под давлением до 50 атм и температуре 250-350 С. При таком способе порошки получают в гранулированном виде. Основное количество порошкообразных СМС производится методом высокотемпературной распылительной сушки, обеспечивающим получение гранулированного продукта высокого качества.
Жидкие и пастообразные моющие средства лучше растворяются в воде, легко дозируются, их производство связано с меньшими затратами, поскольку процесс сушки отпадает, однако сохраняемость таких средств ниже. Пастообразные средства содержат до 40% воды. В их состав могут входить практически все добавки, за исключением нестойких химических отбеливателей.
Основными компонентами композиции СМС являются алкилсульфаты, алкилсульфонаты и алкиларилсульфонаты.
Алкилсульфаты. Представляют собой натровые соли сульфоэфиров высших жирных спиртов. Алкилсульфаты получают сульфатированием жирных спиртов с последующей нейтрализацией полученного сульфопродукта.
Жирные спирты получают различными способами:
1) метод гидрогенизации жирных кислот;
2) метод прямого окисления парафиновых углеводородов в присутствии борной кислоты;
3) сульфирование жирных спиртов.
На основе первичных алкилсульфатов выпускаются синтетические порошки, на основе вторичных - жидкие синтетические моющие средства.
Алкилсульфонаты. Представляют собой натровые соли сульфокислот жирного ряда, содержащие в цепи 12-18 углеродных атомов. Сырьем для получения алкилсульфонатов служат естественные и синтетические углеводороды, содержащие 14-22 атома углерода (фракции прямогонного нефтяного керосина или гидрированного синтина, выкипающие в пределах 240-300 С).
Алкилсульфонаты можно получить двумя способами: сульфохлорированием или сульфоокислением алифатических углеводородов. Сулоьфохлорирование производится при действии на углеводороды газообразного сернистого ангидрида и хлора. Реакция ускоряется такими катализаторами, как перекисные соединения. Для успешного течения реакции необходимо облучение реакционной смеси коротковолновым светом. Обработкой едкой щелочью (15-20%-ный раствор) образовавшиеся сульфохлориды переводят в алкилсульфонаты. Получающийся готовый продукт получил название «Сульфонат», он используется для приготовления синтетических моющих средств типа «Астра», «Новость» и др. Технология получения алкилсульфонатов сравнительно проста, характеризуется низкими капитальными затратами, а сырьевая база практически не ограничена.
Алкиларилсульфонаты. Представляют собой натровые соли алкиларилсульфокислот, являются наиболее распространенными моющими веществами. В нашей стране алкиларилсульфонаты производят в основном в виде алкилбензолсульфонатов (сульфонолы).
Производство сульфонола складывается из следующих стадий:
а) очистка керосина от ароматических углеводородов путем экстракции последних диэтиленгликолем;
б) фотохимическое хлорирование очищенного керосина;
в) алкилирование бензола хлорированным керосином в присутствии катализатора – безводного AlCl;
г) сульфирование алкилбензола производится раствором серного ангидрида SO в жидком сернистом ангидриде SO при пониженной температуре (10С), так как процесс сульфирования протекает с большим выделением тепла;
д) нейтрализация полученных алкилбензолсульфокислот раствором каустической соды (20%-ный раствор). Температура нейтрализации не должна превышать 45-550С;
е) отделение несульфируемых и упаривание водных растворов сульфонола.
Выпускаемый в настоящее время хлорный сульфонол в виде 30%-ного раствора (по активному веществу) хорошо зарекомендовал себя для производства синтетических моющих порошков.
4 КОНТРОЛЬ ГОТОВОЙ ПРОДУКЦИИ
Требования к качеству синтетических моющих средств регламентируются ГОСТ 23361-78 Е «Средства пеномоющие. Технические условия»; ГОСТ 25644-96 «Средства моющие синтетические порошкообразные. Общие технические требования»; РСТ 525-85 «Средства моющие на жировой основе порошкообразные. Общие технические условия», а также техническими условиями на конкретные виды изделий.
О качестве синтетических моющих средств судят по их моющей способности и по показателям органолептической и лабораторной оценки. Моющую способность устанавливают опытными стирками по белизне отстирываемой ткани.
Органолептическими методами оценивают внешний вид, цвет и запах СМС, внешнее оформление, упаковку, маркировку. По внешнему виду они должны быть однородными порошками или гранулами (не крупнее 3 мм в поперечнике) белого или светло-желтого цвета. В жидких СМС не должно быть расслаивания и осадка.
Существенным потребительским свойством СМС является запах, который может передаваться отстирываемому изделию и в той или иной степени сохраняться в нем. Не допускаются запахи, связанные с недостаточной очисткой компонентов СМС, в частности запах нефтепродуктов. Допускается слабый запах парфюмерных отдушек, если они добавлялись в СМС.
К лабораторным показателям качества синтетических моющих средств относятся: рН водного (1%-ного) раствора, содержание основных моющих поверхностно-активных веществ (спирторастворимых), а также несульфированных соединений, содержание щелочных солей, влаги, оптических отбеливателей, карбоксиметилцеллюлозы и др. Пен6ообразующую способность нормируют лишь у некоторых (пеномоющих) СМС.
Основным показателем качества синтетическим моющих средств, характеризующим его потребительскую ценность, является содержание спирторастворимых поверхностно-активных веществ. Этот показатель равноценен содержанию жирных кислот в мыле и нормируется в нормативно-технической документации. В порошкообразных СМС определяют также качественное число, представляющее собой количество (в граммах) спирторастворимых активных моющих веществ в отдельной упаковке. Необходимость определения этого показателя обусловлено некоторыми колебаниями в насыпной массе порошка и его влажности. Качественное число гарантирует определенное количество активного моющего вещества в каждой отдельной упаковке.
Количество несульфированных соединений в СМС должно быть возможно малым, так как они моющим действием не обладают, а могут существенно ухудшить качество моющего средства, обусловливая потемнение его цвета и появление неприятного запаха. Установлены определенные допустимые нормы содержания этих соединений в СМС.
Установлены определенные нормы содержания в СМС щелочных солей – триполифосфата (в пересчете на РО в %) и силиката натрия (в пересчете на SiOв %). Эти соли, как и другие минеральные вещества, входящие в состав СМС, влияют на зольность отстирываемой ткани.
Остаточная зольность в отстирываемой ткани является важным показателем качества СМС, так как влияет на санитарно-гигиенические свойства одежды. Повышенная зольность вызывает неприятные ощущения при носке белья, способствует увеличению его жесткости, снижает воздухопроницаемость и поглощение пота, а также скорость высыхания белья.
Порошки СМС гидроскопичны, поэтому в них определяют содержание влаги, так как она влияет на величину качественного числа, хотя повышение влажности и не отражается на моющей способности СМС.
При оценке качества синтетических моющих средств учитывается содержание в них алкилоламидов, карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ), перекисных и оптических отбеливателей и др. Эти компоненты и полезные добавки содержатся в СМС в небольших количествах, поэтому определение ограничивают положительными качественными реакциями на их присутствие в СМС.
В лабораторных условиях обращают основное внимание на физико-химические показатели, особенно на способность к пенообразованию, смачиванию, эмульгированию. Этими свойствами и определяется в основном моющая способность СМС. Наиболее часто и быстро моющую способность определяют лабораторными стирками в условиях, воспроизводящих практическую стирку, в бытовой машине ГОСТ 22567.15-95 (приложение А). Эффективность моющего действия оценивают по скорости и качеству отстирывания. Чем выше белизна отстирываемой ткани, тем выше моющее действие средства. Стандартный показатель моющей способности должен
быть не ниже 85%.
Предприятие-изготовитель должно гарантировать соответствие качества моющих средств технической документацией; каждая партия СМС сопровождается документами, удостоверяющими качество продукции. Потребитель имеет право производить контрольную проверку качества синтетических моющих средств, подготовленных к отгрузке (сдаче), на предприятии.
Для проверки маркировки, упаковки и внешнего оформления препарата получатель просматривает не менее 3% продукции и устанавливает ее соответствие ТУ. При обнаружении более 2% несоответствующей продукции бракуют всю партию, а менее 2% - только обнаруженные пачки.
Для проверки физико-химических показателей отбирают контрольную пробу: от 5% общей партии берут не менее 10 пачек (пакетов), перемешивают их содержимое, затем сокращают вес пробы до 0,3 кг и проводят исследование. При несоответствии моющих средств хотя бы одному из показателей всю партию бракуют.
5 ХРАНЕНИЕ И УПАКОВЫВАНИЕ ГОТОВОЙ ПРОДУКЦИИ
Для упаковки синтетических моющих средств применяют красочно оформленную тару (пачки, банки, кюветы из полимерных материалов), размеры и форму которой утверждает художественный совет.
Упаковываются порошкообразные СМС в прочные, аккуратно изготовленные коробки или герметичные пакеты, жидкие и пастообразные – в банки и бутылки. Упаковка должна быть стойкой к внешним воздействиям и самой продукции.
СМС разрешается упаковывать в разнообразную вторичную упаковку – ящики дощатые, фанерные, из гофрированного картона, в пачки из оберточной бумаги плотностью 80-120 г/м (порошки). Масса брутто деревянных ящиков не должна превышать 30 кг, ящиков из картона – 25, коробок и пачек – 10 кг. При упаковке в контейнеры товар укладывают рядами, крышками вверх, пустоты заполняют прокладочными материалами (сухими стружками, отходами бумаги, картона).
Первичная маркировка должна быть нанесена так, чтобы при механических воздействиях она не стиралась. На изделии указывают наименование предприятия-изготовителя и его товарный знак; наименование и назначение СМС; способ применения; массу; наименование НТД, на основании которой выпущено изделие; дату изготовления и срок хранения.
На вторичную упаковку (ящики, пачки) наносят те же данные и, кроме того, количество единиц фасовки, массу, номер партии, номер упаковщика. На упаковке жидких и пастообразных препаратов указывают «Не кантовать!», «Верх».
При оценке упаковки синтетических моющих средств учитывается ее информативность. Важно, чтобы на упаковке было указано, для каких именно тканей порошок может применяться, в каких режимах стирки (замачивание, кипячение, ручная или машинная стирка) может быть использован. Какова должна быть его дозировка в каждом из режимов стирки, при какой температуре воды она должна производиться. Это перечень необходимой для потребителя информации, которая поможет ему правильно подобрать стиральный порошок. Вся информация, необходимая потребителю, должна быть доступна. Она может быть изложена либо в печатной форме, либо в виде схемы. Но главное, чтобы толковалась она однозначно, была предельно ясной и понятной.
СМС обычно долго хранятся, за исключением средств, содержащих перекисные соли. На упаковке таких средств указывают месяц изготовления и срок хранения, так как эффективность их действия через 6-9 месяцев резко ухудшается.
Срок годности – не менее 9 месяцев со дня изготовления для СМС с химическими отбеливателями или биодобавками, для остальных видов продукции он не ограничен.
Хранят СМС в закрытых сухих чистых помещениях, защищая от воздействия влаги и солнечных лучей. Ящики и пачки укладывают штабелями высотой не более 1,2 метра, оставляя между ними проходы для циркуляции воздуха.
Помещения для хранения должны быть оборудованы вытяжкой и противопожарными средствами. Синтетические моющие средства, как и все другие товары бытовой химии, хранятся отдельно от других товаров с соблюдением товарного соседства.
6 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
Синтетические моющие средства являются наиболее широко применяемыми средствами бытовой химии. Первый синтетический порошок «Новость» был выпущен в 1953 году на основе продуктов, выделенных из китового саломаса.
Современный ассортимент синтетических моющих средств весьма обширен. Подбор целесообразного состава (композиции) синтетического моющего средства позволяет легко вырабатывать моющие препараты самого разнообразного назначения.
Средства каждого подсемейства выпускают порошкообразными, жидкими и в виде паст. Около 85% всего производства синтетических моющих средств приходится на долю порошковых средств, примерно 15% выпуска составляют жидкие и пастообразные препараты. Данные опроса покупателей показывают, что ¾ всех семей пользуются в настоящее время в основном порошковыми синтетическими моющими средствами, около 14% используют пасты и только 10% потребителей применяют жидкие моющие средства. Малый спрос на жидкие и пастовые моющие средства объясняется в основном плохой рекламой. Покупатель не всегда должным образом информирован о преимуществах этих моющих средств: легкости дозирования, хорошей растворимости.
Примерно 45% всех СМС для быта составляют универсальные синтетические моющие средства, столько же – средства для стирки хлопковых и льняных тканей и лишь 10% выпуска приходится на долю СМС, применяемых для стирки изделий из шерсти, шелка и химических волокон.
В последнее время наметилась тенденция увеличения производства синтетических моющих средств комбинированного действия, обеспечивающих, помимо стирки, дезинфекцию, подкрашивание, умягчение, антистатическое действие. С каждым годом возрастает также выпуск синтетических моющих средств, содержащих ферменты, облегчающие удаление белковых загрязнений (средства с биоэффектом).
В последние годы производство синтетических моющих средств (СМС) в мире стало исчисляться уже десятками миллионов тонн в год. Однако их большую часть (70%) потребляют только жители наиболее развитых стран, составляющие всего около 20%. Около 70% потребляемых населением СМС расходуется на так называемую общую стирку (в США и Англии ее называют “тяжелой”), которая производится раз в 3-7 дней. Эту стирку, при которой стирают постельное, столовое и нательное белье, проводят чаще всего в стиральных машинах. Около 20% СМС расходуется на “легкую” стирку малозагрязненных изделий из тонких тканей вручную в теплой воде. СМС для легкой стирки не должны оказывать раздражающего действия на кожу рук, должны создавать обильную пену и хорошо стирать при температуре воды 25-45 С.
В Республике Беларусь производство синтетических моющих средств также характеризуется довольно широким ассортиментом и высокими потребительскими качествами. При этом наблюдается тенденция увеличения производства СМС (см. табл. 2).
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Моющие средства являются многофункциональными составами. Благодаря высокой активности они проявляют моющую способность, т.е. обеспечивают отделение и удаление загрязнений с поверхности очищаемого материала, восстанавливая тем самым белизну и чистоту продукции. Одновременно они являются эмульгирующими, суспензирующими и диспергирующими веществами. Многофункциональность СМС обусловливает удовлетворение различных потребностей. Синтетические моющие средства эффективны при стирке текстильных изделий, мойке предметов быта, транспортных средств, оборудования, облегчают проведение технологических процессов при отбеливании и крашении тканей, меха и кожи.
Достоинства СМС состоят в том, что они заменяют жировые мыла и не требуют для своего изготовления пищевых жиров, не образуют в жесткой воде нерастворимых солей кальция и магния и обладают моющим действием даже в кислой среде.
Однако синтетическим моющим средствам присущ и ряд недостатков: не всегда достаточное моющее действие, более низкая пеноустойчивость, трудная биоусвояемость, вызывают сухость кожи рук при стирке.
Тем не менее синтетические поверхностно-активные вещества перспективны в отношении создания моющих препаратов комплексного действия. Поэтому успешно расширяется ассортимент синтетических моющих средств, сочетающих ряд свойств: моющее действие с антистатическим, дезинфицирующим и т.п.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Товароведение и организация торговли непродовольственными товарами: Учеб. для нач. проф. образования/ Под ред. А.Н. Неверова, Т.И. Чалых. – Мн.: ИРПО; Изд. Центр «Академия», 2000.
2. Товароведение хозяйственных товаров. Общий курс: Учеб. пособие/ под общ. ред. Н.М. Ильина. – Мн.: БГЭУ, 2004.
3. Товароведение промышленных товаров: (Общий курс): Учеб. для товаровед. отд-ний техникумов сов. торговли/ З.В.Козлова, С.Г.Кривенко, Н.И. Яременко и др. – М.: Экономика, 1979.
4. Товароведение непродовольственных товаров. Уч. пособие под ред. В.Е. Сыцко. – Мн: В. шк., 1999.
5. Козюлина Н.С. Товароведение непродовольственных товаров: Учеб. пособие для студентов экономических колледжей и средних специальных учебных заведений. – М.: Издательско-торговая корпорация «Дашков и Ко», 2оо2
6. Кутянин Г.И. Пластические массы и бытовые химические товары: Учеб. для студентов вузов, обуч. по спец.: Экономика, 1988.
7. Шейхет Ф.И. Материаловедение химикатов, красителей и моющих средств. – М., «Легкая индустрия», 1969.
8. Товароведение хозяйственных товаров: Учеб. для товаровед. отд-ний техникумов сов. торговли/ Ю.И.Мареев, В. А. Трепель, А. Ф. Шмелькин. – М.: Экономика, 1980.
9. Товароведение промышленных товаров: (Пластические массы, хозяйственные и строительные товары): Учеб. для товаровед. фак. кооп. вузов/ Д. И. Брозовский, Г. А. Демидова, О. В. Зелинский, В. Д. Зубаков. – В 4-х т. Т. 2. – М.: Экономика, 1979
10. Статистический ежегодник Республики Беларусь, 2005 (Стат. сб.). Министерство статистики и анализа Республики Беларусь – Минск, 2005.
11. Статистический ежегодник. Брестская область, 2005. Брестское областное управление статистики – Брест, 2005.
Омыление
— это гидролиз сложных эфиров под действием щёлочи. При этом получается соль органической кислоты и спирт. Исторически это название пошло от процесса получения мыла — гидролиза жиров щёлоком, при котором получается смесь солей высших жирных кислот (собственно — мыло) и глицерин (трёхатомный спирт).
Соответственно омыление
— это реакция сложного эфира со щелочью.
До изобретения мыла жир и грязь с кожи удаляли золой и мелким речным песком.Технология изготовления мыла из животных жиров складывалась на протяжении многих веков. Посмотрим, как можно приготовить мыло в химической лаборатории. Сначала составляется жировая смесь, которую расплавляют и омыляют – варят со щелочью. Для гидролиза жира в щелочной среде берется немного топленого свиного сала, около 10 мл этилового спирта и 10 мл раствора щелочи. Сюда же добавляют поваренную соль и нагревают полученную смесь. При этом образуются мыло и глицерин. Соль добавляют для осаждения глицерина и загрязнений. Также получают мыло в промышленности.
Состав мыла
Мыла – натриевые или калиевые соли высших карбоновых кислот (кислот, содержащих в своем составе более 10 атомов углерода), полученных в результате гидролиза жиров в щелочной среде (чаще всего из жиров, содержащих в составе стеариновую кислоту С 17 Н 35 СООН) — С 17 Н 35 СООNa – стеарат натрия.
Жир + щелочь = соли жирных кислот и глицерин.
Свойства мыла
Поверхностный слой дистиллированной воды находится в натянутом состоянии подобно упругой пленке. При добавлении мыла и некоторых других растворимых в воде веществ поверхностное натяжение воды уменьшается. Мыло и другие моющие вещества относят к поверхностно-активным веществам (ПАВ). Они уменьшают поверхностное натяжение воды, усиливая тем самым моющие свойства воды.
Молекулы, находящиеся на поверхности жидкости, имеют избыток потенциальной энергии и поэтому стремятся втянуться внутрь так, что при этом на поверхности остается минимальное количество молекул. За счет этого вдоль поверхности жидкости всегда действует сила, стремящаяся сократить поверхность. Это явление в физике получило название поверхностного натяжения жидкости.
Молекулы ПАВ на пограничной поверхности располагаются так, что гидрофильные группы карбоксильных анионов направлены в воду, а углеводородные гидрофобные выталкиваются из нее. В результате поверхность воды покрывается частоколом из молекул ПАВ. Такая водная поверхность имеет меньшее поверхностное натяжение, что способствует быстрому и полному смачиванию загрязненных поверхностей. Уменьшая поверхность натяжения воды, мы увеличиваем ее смачивающую способность.
Секрет очищающего действия мыла
СМС (синтетические моющие средства) – натриевые соли синтетических кислот (сульфокислот, сложных эфиров высших спиртов и серной кислоты).
Рассмотрим свойства моющих веществ и сравним мыла и СМС (стирального порошка)
. Для начала проверим, какая среда характерна для наших моющих средств. Как мы это сделаем?
С помощью индикаторов.
Будем использовать известные нам индикаторы – лакмус и фенолфталеин. При добавлении лакмуса в раствор мыла и в раствор СМС он приобретает синий цвет, а фенолфталеин – малиновый, то есть реакция среды щелочная.
А что происходит с мылом и СМС в жесткой воде? (понятно, почему мыловары не варят мыло на водопроводной воде, а используют отвары, дистиллированную воду, молоко и тд.)
Добавим в одну пробирку раствор мыла, а в другую раствор СМС, взболтаем их. Что вы наблюдаете? В эти же пробирки добавим хлорид кальция и взболтаем содержимое пробирок. Что вы наблюдаете теперь? Раствор СМС пенится, а в растворе мыла образуются нерастворимые соли:
2С 17 Н 35 СОО – + Са 2+ = Са(С 17 Н 35 СОО) 2
А СМС образуют растворимые соли кальция, которые также обладают поверхностно-активными свойствами.
Использование чрезмерного количества этих средств приводит к загрязнению окружающей среды. Послушаем сообщение об экологических последствиях использования ПАВ.
Многие ПАВ трудно поддаются биологическому разложению. Поступая со сточными водами в реки и озера, они загрязняют окружающую среду. В результате образуются целые горы пены в канализационных трубах, реках, озерах, куда попадают промышленные и бытовые стоки. Использование некоторых ПАВ приводит к гибели всех живых обитателей в воде.
Почему раствор мыла, попадая в реку или озеро, быстро разлагается, а некоторые ПАВ нет?
Дело в том, что мыла, полученные из жиров, содержат неразветвленные углеводородные цепи, которые разрушаются бактериями. В то же время в состав некоторых СМС входят алкилсульфаты или алкил(арил)сульфонаты с углеводородными цепями, имеющими разветвленное или ароматическое строение. Такие соединения бактерии «переварить» не могут. Поэтому при создании новых ПАВ необходимо учитывать не только их эффективность, но и способность к биологическому распаду – уничтожению некоторыми видами микроорганизмов.
Началось еще во время Первой мировой войны в Германии. В России первый порошок был выпущен в 1953 году. Назывался он "Новость" и включал в состав продукты, выделенные из кашалотового саломаса.
Синтетические являются многокомпонентными смесями веществ. Их водные растворы используют для очистки от загрязнений. Синтетические моющие средства в большинстве своем включают (кроме непосредственно моющих компонентов - поверхностно-активных веществ) соли из неорганических кислот (карбонаты, фосфаты), которые усиливают активность смеси. Кроме того, в состав растворов включены дезинфицирующие и отбеливающие ингредиенты, пеногасители или пенообразователи, красители, ароматизаторы и прочие.
Поверхностно-активные вещества (или ПАВ) являются органическими соединениями, которые оказывают поверхностное воздействие. Они способны формировать полуколлоидный раствор и пену. Поверхностная активность веществ способствует снижению поверхностного водного натяжения, увеличивая, таким образом, смачивающие свойства воды.
Смеси для очистки разделяют на несколько видов:
- Алкиламмонийхлориды.
- Алкиларилсульфонаты.
- Алкилсульфонаты.
- Алкилсульфаты.
- Алкилкарбонаты (мыло).
Мыло получают путем переработки жирового сырья. Сульфонаты и сульфаты - это синтетические моющие средства. Все указанные выше смеси относятся к категории ионогенных (образующих ионы) веществ. В водном растворе они распадаются (диссоциируют) на ионы.
Существуют и неионогенные смеси. Они не диссоциируют в воде, однако растворяются в ней. Это происходит за счет присутствия в молекуле гидрофильных групп (ОН, например) в большом количестве.
Неиногенные поверхностно-активные вещества могут быть натурального или синтетического происхождения. Последние - препараты категории ОН, образованные и фенолов, жирными спиртами.
Несмотря на то, что ПАВ являются основными компонентами, составляющими синтетические моющие средства, их моющий эффект слаб сам по себе. В связи с этим для усиления активности в смесь добавляют щелочные и нейтральные соли, отбеливатели, ферменты (энзимы), стабилизаторы пены.
За счет присутствия щелочных солей усиливается коллоидная структура и эмульгирующая способность растворов. Эти компоненты способствуют формированию более прочной пленки моющего средства около частиц загрязнения. Кроме того, благодаря щелочным солям смягчается вода и создается благоприятная среда для очищения (стирки) разных тканей. Так, например, для стирки льняных и хлопковых изделий целесообразно применять сильнощелочные добавки (тринатрийфосфат, соду).
Гексаметофосфат формирует в составе моющего вещества среду слабокислую. Эти условия весьма благоприятны для стирки изделий из шерсти.
Для стабилизации и улучшения пенообразующих свойств в моющих средствах используют алкилоламиды - стабилизаторы пены.
Существует три основных типа синтетических моющих средств. В стирке чаще всего используют порошкообразные смеси. Жидкие моющие средства сегодня внедряются на рынок бытовой химии достаточно активно. Пастообразные смеси в настоящее время используются не так часто.
Среди основных потребительских свойств моющих смесей следует назвать моющую, антиресорбционную (способность удерживать в растворе загрязнение) и пенообразующую активность. Немаловажным является также среды растворов.
Моющие средства -- многокомпонентные смеси веществ, водные растворы которых применяются для очистки поверхностей от загрязнений. К моющим средствам относятся мыла и синтетические моющие средства (CMC).
В состав мыла могут входить остатки как насыщенных, так и ненасыщенных жирных кислот. Насыщенные жирные кислоты: пальмитиновая, стеариновая, лауриновая. Пальмитиновая кислота придает мылу твердость и хорошие пенообразующие свойства. Стеариновая кислота усиливает моющее действие мыла в горячей воде. Благодаря лауриновой кислоте, мыло лучше растворяется в холодной воде, увеличивается его моющая способность, уменьшается набухание. Ненасыщенные жирные кислоты: олеиновая, линолевая, линоленовая. Полученное на их основе мыло отличается жидкой или мазеобразной консистенцией, быстро прогоркает, зато мылится в холодной воде.
Источником жирных кислот является натуральное органическое жировое сырье животного или растительного происхождения и жирозаменители. Из животных жиров используют: говяжий, свиной, бараний, могут быть использованы рыбьи жиры и жиры морских животных.
Сырье растительного происхождения представлено саломасом. Это продукт гидрогенизации (насыщения) водородом двойных связей ненасыщенных жирных кислот, содержащихся в жидких растительных жирах. Мыло с большим содержанием саломаса быстро прогоркает, разбухает в воде, на ощупь жесткое, непластичное.
В рецептуры мыла могут входить соапстоки. Соапстоки образуются при очистке (рафинировании) жиров и масел растворами щелочей. Они придают мылу жесткость, повышенную размокаемость, а при плохой очистке темный цвет и неприятный запах.
Жирозаменители в первую очередь представлены синтетическими жирными кислотами (СЖК). Их получают окислением парафиновых углеводородов кислородом воздуха в присутствии катализатора. СЖК должны быть тщательно очищены, так как придают мылу темный цвет и неприятный запах. В присутствии СЖК облегчается механическая обработка мыльной основы, продукт получается более однородным и пластичным. Введение канифоли повышает растворимость мыла в холодной воде и пенообразование, замедляет прогоркание, но при хранении вызывает пожелтение и увеличивает липкость мыла. Таловое масло представляет собой отходы от производства целлюлозы. Его применяют в рецептурах низкосортного мыла, так как оно придает мылу темный цвет и неприятный запах. Нафтеновые кислоты вводят в жировую основу хозяйственного мыла в виде мылонафта или асидола. Мылонафт получают, обрабатывая щелочью нефть и нефтепродукты. При взаимодействии мылонафта с серной кислотой получают асидол. Введение этих компонентов свыше определенных пределов приводит к излишней мягкости, истираемости, потемнению мыла, которое к тому же приобретает неприятный запах.
Неорганическое сырье используется для омыления нейтральных жиров -- триглицеридов жирных кислот, и нейтрализации свободных (расщепленных) жирных кислот. Это едкий натрий (каустик, каустическая сода) и карбонат натрия (кальцинированная сода). Кроме того, в производстве мыла используют силикат натрия, который устраняет липкость мыла при введении канифоли. Для придания мылу непрозрачности и белого цвета могут быть использованы титановые и цинковые белила.
Технологический процесс изготовления мыла включает две группы операций. В первую группу входит варка мыла, представляющая собой химический процесс взаимодействия жиров и жирозаменителей с щелочами. Она заканчивается приготовлением водных растворов жирно-кислых солей различной концентрации. Вторая группа технологических операций преследует цель придать мылу товарный вид. В эту группу операций входят охлаждение и затвердевание концентрированного мыльного раствора, сушка и формование в куски или распыление в порошки, упаковка готового продукта.
Твердые мыла получают горячей варкой, которую осуществляют прямым или косвенным методом.
Прямой метод заключается в приготовлении из жиров (и жирозаменителей) и щелочей раствора солей жирных кислот (т. е. мыла) определенной концентрации (от 40 до 66%). Такой раствор называется мыльным клеем (по внешнему сходству с концентрированным раствором мездрового клея). После охлаждения он застывает. Полученное мыло разрезают на куски. Такое мыло называют клеевым.
Варка мыла по косвенному методу предусматривает обработку горячего мыльного раствора электролитами (поваренной солью). Этот процесс, называемый высаливанием, вызывает коагуляцию мыльного раствора -- расслоение на два слоя: нижний -- подмыльный щелок (раствор соли, глицерин и др.) и верхний -- мыльное ядро -- концентрированное мыло с содержанием не менее 60% солей жирных кислот. После охлаждения его разрезают на куски и придают ему товарный вид. Такое мыло называют ядровым.
Высшие сорта хозяйственного мыла, а также туалетные мыла изготовляют с высаливанием. Этот процесс приводит к повышению концентрации мыла и освобождению его от примесей сопутствующих веществ (глицерина, красящих и белковых веществ), содержащихся в исходном сырье, а также от различных загрязнений. Для получения особо чистых и светлых мыл высаливание проводят несколько раз, а кроме того, мыло подвергают процессу шлифовки, заключающемуся в дополнительной промывке мыльного ядра слабыми водными растворами электролитов.
Качество полученного мыла повышают дальнейшим подсушиванием и особенно перетиранием в специальных шнековых машинах (экструдерах), заменяющих пилирные машины (вальцы). При этом улучшается структура мыла (становится более плотной). В результате этого получается пилированное мыло.
В зависимости от консистенции и физического состояния мыла подразделяют на твердые (в кусках), мазеобразные, жидкие и порошкообразные. Каждую из этих групп делят на мыла с различным содержанием жирных кислот (в виде жирно-кислых солей). Выпускают твердые мыла обычные (без пилирования или равноценной обработки) и пилированные. Более высокими потребительскими свойствами обладают пилированные мыла.
Ассортимент хозяйственных мыл подразделяют по назначению на мыла: для стирки и для отмывания посуды и хозяйственных изделий.
Твердые мыла для стирки выпускают в основном в виде кусков и порошков. Кусковое хозяйственное мыло (обыкновенное и осветленное) выпускают с содержанием жирных кислот 72, 70 и 60%. Твердое 60%-ное хозяйственное мыло выпускают в кусках по 400 г, 70%-ное -- по 340, а пилированное 72%-ное -- по 250 г.
72%-ное мыло (пилированное) является лучшим твердым хозяйственным мылом. Его вырабатывают косвенным методом. Цвет его от светло-желтого до желтого.
Твердые 60%-ные мыла вырабатывают прямым и косвенным методами. Они имеют цвет от желтого до светло-коричневого.
Жидкие и мазеобразные мыла варят аналогично твердым мылам с той лишь разницей, что применяют другие виды сырья. По своему составу они представляют собой преимущественно калиевые соли жирных кислот расщепленных подсолнечного, соевого, конопляного и других растительных масел, а также соапстока этих масел. В состав жировой смеси входит также до 20% нафтеновых кислот, 12--15% канифоли и таллового масла. В готовый мыльный клей вводят 1--3% кальцинированной соды, поташа или хлористого калия, что обеспечивает достаточную подвижность мыла и устраняет его излишнюю тягучесть. Жидкие хозяйственные мыла применяют для хозяйственных и технических целей, а также в медицине и ветеринарии.
Туалетные мыла в отличие от хозяйственных имеют более широкий ассортимент. Это обусловлено разнообразием их состава, окраски и отделки. Их выпускают в твердом (в кусках и в порошкообразном состоянии) и в жидком состоянии.
Туалетные мыла должны иметь хорошую растворимость и давать повышенное пенообразование не только в горячей, но и в холодной воде. Поэтому в состав жировой смеси туалетных мыл, помимо жирового сырья, применяемого для высших сортов ядрового мыла, вводят некоторое количество кокосового масла или низкомолекулярных синтетических жирных кислот.
Твердые туалетные мыла содержат от 74 до 80% жирных кислот. Их подразделяют: по назначению -- на туалетное и медицинское, или специальное; по составу и качеству -- на группы, отличающиеся составом исходного сырья и качеством мыла; по цвету -- на неокрашенное (белое) и окрашенное (в различные светлые тона); по запаху -- на цветочное и фантазийное; по характеру упаковки-- на открытое и закрытое (в обертке); по форме куска -- на обыкновенное и фигурное.
Туалетные мыла окрашивают водорастворимыми анилиновыми красителями (родамин красный, метанил желтый и др.). В качестве отдушек (от 1 до 1,5% массы мыльной основы) применяют натуральные эфирные масла (розовое, гвоздичное и др.) или синтетические душистые вещества.
Мыла первой группы (Бархатистое и др.), как и 80%-ное туалетное мыло, обладают высоким моющим действием, дают стойкую пену и быстро подсыхают на мыльнице. Мыла второй группы (Хвойное, Косметическое) и особенно третьей (Банное, Цветочное и др.), вырабатываемые в основном из саломаса и синтетических жирных кислот, обладают несколько худшим моющим действием, дают менее стойкую пену и отличаются повышенной набухаемостью в воде (плохо сохнут на мыльнице).
В отдельные специальные виды туалетного мыла вводят трудноомыляемые жировые вещества, например ланолин (шерстный жир) и вазелин, смягчающий кожу человека и предотвращающий ее чрезмерную сухость после мытья.
В основу туалетных мыл, предназначенных для лечебных и дезинфицирующих целей, вводят лечебные и дезинфицирующие вещества (деготь, тимол, крезол, борную кислоту и др.). Такие мыла называются медицинскими (борно-тимоловое, дегтярное, сульсеновое и некоторые другие).
Порошкообразные туалетные мыла получают распылением расплавленной мыльной основы, в состав которой предварительно вводят специальные добавки.
Жидкие туалетные мыла, предназначаемые обычно для мытья головы, представляют собой водно-спиртовые растворы калиевых солей жирных кислот (около 20%). В их состав вводят парфюмерные отдушки.
Современные CMC представляют собой сложные по составу многокомпонентные смеси Основным компонентом являются синтетические моющие вещества и их смеси, которые уменьшают поверхностное натяжение воды, улучшают смачиваемость ткани, повышают эмульгирующую и пенообразующую способность CMC. В качестве основного компонента используются анионоактивные, катионоактивные, амфотерные и неионогенные ПАВ.
Анионоактивные ПАВ обладают моющим действием и придают CMC растворимость в воде. Это наиболее часто применяемая в производстве группа ПАВ. Катионоактивные ПАВ используются как ингибиторы коррозии, антистатики, гидрофобизаторы, эмульгаторы, дезинфектанты. Амфотерные ПАВ применяются для производства пеномоющих средств. Неионогенные ПАВ обладают высокой биоразлагаемостью. Они отличаются хорошей смачивающей способностью, но низкими пенообразованием и пеноустойчивостью.
Критериями выбора ПАВ для производства CMC являются, с одной стороны, их функциональные свойства, и прежде всего моющая способность, с другой -- все больше возрастающие экологические требования. Экологические свойства ПАВ (биоразлагаемость) дают основания подразделить поверхностно-активные вещества на три поколения:
- - бионеразлагаемые или биоразлагаемые менее чем на 30%;
- - биоразлагаемые более чем на 80 %, но не до простейших неорганических веществ;
- - полностью биоразлагаемые соединения.
В некоторые рецептуры CMC вводят мыло, которое служит пеногасителем, так как в присутствии ионов кальция образует нерастворимый стеарат.
Щелочные (карбонат и силикат натрия) и нейтральные соли -- электролиты, -- гидролизуясь, создают щелочную среду, что ускоряет переход загрязнений из ткани в раствор, умягчают воду.
Щелочные электролиты вводят в основном в состав CMC для хлопчатобумажных и льняных тканей. Силикат натрия замедляет коррозию металлических частей стиральных машин, усиливает антиресорбционную способность CMC, уменьшает гигроскопичность порошковых CMC.
Нейтральные соли (сульфат и фосфат натрия) используются для улучшения сыпучести и растворимости CMC, а также в качестве водосмягчающего средства, увеличивающего моющую способность. Этот компонент входит во все виды CMC, но в наибольшем количестве присутствует в CMC для шерстяных, шелковых и синтетических тканей.
Карбоксиметилцеллюлозу (КМЦ), вводят в состав CMC для льняных и хлопчатобумажных тканей для предотвращения повторного осаждения загрязнений на поверхность ткани.
Пенообразующая способность CMC обеспечивается введением стабилизаторов пены. Они не только увеличивают стабильность пены, но и суспензируют загрязнения, предотвращают их осаждение на ткани. В случае если пена не желательна в состав CMC вводят пеногасители.
Для придания большей белизны изделиям белого цвета, изготовленным из тканей различной природы, в состав CMC вводят химические и оптические отбеливатели. Химические отбеливатели обычно входят в состав CMC для хлопчатобумажных и льняных тканей. Они вступают в реакцию с тканью и разрушают ее. Чтобы устранить желтый оттенок неокрашенных тканей применяют оптические отбеливатели
Ферменты служат для удаления пятен, белка и жира. Эффективность моющих средств с ферментами достигает максимума при температуре моющего раствора 40 -- 45 ° С и резко снижается при температуре 60 °С и более.
Они входят в состав универсальных CMC, предназначенных для стирки шерстяных, шелковых и синтетических тканей. В состав CMC иногда вводят антиэлектростатическое вещество (антистатик), которое снимает заряды статического электричества.
Для предотвращения слеживаемости CMC и улучшения их технологических свойств в рецептуры добавляют гидротропные.
Для ароматизации моющих средств в их состав вводят парфюмерные отдушки.
В качестве дезинфицирующих добавок применяют вещества обладающие фунгицидным, бактерицидным или бактериостатическим действием.
Применение красителей основано на оптическом эффекте. Никакого химического действия на ткань они не оказывают. В рецептурах присутствуют ультрамарин, индиго, синтетические органические красители. Окрашенные CMC используют для стирки изделий из натуральных и синтетических волокон. При этом ткань приобретает белизну, голубоватый или розоватый оттенок.
Определенное влияние на потребительские свойства CMC оказывают особенности их производства. Технология изготовления синтетических моющих средств включает приготовление композиций, сушку, фасовку и упаковку.
В соответствии с Общероссийским классификатором продукции СМС подразделяются на пять видов:
для стирки изделий из хлопчатобумажных и льняных тканей;
для стирки изделий из шелка, шерсти, искусственных и синтетических тканей;
универсальные;
для замачивания белья и хозяйственно-бытовых нужд;
специального назначения.
Синтетические моющие средства классифицируются по консистенции, составу, назначению и способу применения.
По агрегатному состоянию (консистенции) мы имеем твердые порошковые (гранулированные), жидкие и пастообразные CMC.
По назначению можно говорить о четырех группах CMC: для стирки изделий из хлопчатобумажных, льняных и смешанных тканей; для стирки изделий из шерсти, шелка и синтетических тканей; универсальных CMC и CMC комплексного действия.
По способу применения (способу стирки) различают CMC с высоким (ненормируемым) пенообразованием (для стирки вручную и в стиральных машинах активаторного типа) и с пониженным пенообразованием (для стирки в автоматических и полуавтоматических стиральных машинах).
По составу синтетические моющие средства бывают без перекисных соединений и биодобавок (простейшие), с биодобавками, с перекисными соединениями, с перекисными соединениями и биодобавками, для шерсти, тонких тканей и детского белья, для цветных тканей и для снижения пиллинта (в наименование таких препаратов входит обозначение «колор», а их применение требует особого температурного режима. В их состав входят полимерные добавки, препятствующие переносу красителей с ткани в раствор), ароматизирующими (на упаковке обычно указывается, какой запах они придают белью).
Порошкообразные CMC удовлетворяют практически всем требованиям современной обработки белья, охватывают все типы изделий, эффективны во всех бытовых стиральных машинах. По составу это, как правило, смеси анионоактивных (для стирки и замачивания изделий из хлопчатобумажных и льняных волокон), неионогенных (для синтетических тканей) ПАВ и вспомогательных компонентов.
CMC для стирки изделий из хлопчатобумажных и льняных тканей содержат до 25 % ПАВ, до 20 % щелочных электролитов, до 35 % полифосфатов, алкилоламиды, КМЦ, иногда отбеливатели, число рН моющих растворов от 10 до 11,5. Выпускаются с перекисными солями для стирки и отбеливания, без перекисных солей с ненормируемым пенообразованием для ручной и машинной стирки, без перекисных солей для стирки сильно загрязненных изделий.
CMC для стирки изделий из шерстяных, шелковых и синтетических тканей не содержат перборат натрия и создают более мягкую среду (рН составляет 8,0 -- 9,5).
Универсальные CMC пригодны для стирки изделий из волокон самой разной природы. Выпускаются универсальные CMC с биодобавками для замачивания и стирки, без биодобавок и перекисных солей для стирки, с перекисными солями для стирки и отбеливания.
Жидкие моющие средства подразделяются на CMC для стирки изделий из шерстяных, шелковых, синтетических и искусственных тканей в холодной и теплой воде и универсальные моющие средства. Ассортимент их ограничен.
Пастообразные моющие средства предназначены для стирки изделий из хлопчатобумажных и льняных тканей, для стирки изделий из шерсти и тонких тканей в холодной и теплой воде, для стирки и подкрашивания изделий из всех видов тканей, для стирки сильно загрязненных изделий из хлопчатобумажных, льняных и смешанных тканей (с пониженным пенообразованием), для стирки сильно загрязненных мест одежды.
К составу жидких и пастообразных моющих средств предъявляются особые требования: они должны быть достаточно концентрированными, иметь высокое содержание ПАВ, быть прозрачными и не расслаиваться.
Основными факторами, определяющими развитие ассортимента CMC, являются: наличие сырьевых и энергетических ресурсов и их стоимость; температура и жесткость используемой воды; ассортимент и количество изделий (тканей, волокон), подвергаемых стирке; изменение конструкции стиральных машин; традиции стирки и защита окружающей среды. В соответствии с этим в нашей стране создано крупнотоннажное производство CMC в различных товарных формах (порошки, жидкости, пасты, куски), предназначенных как для стирки в домашних условиях, так и для прачечных.
Загрузка...
