Синтетические моющие средства

Синтетические моющие средства (CMC) являются наиболее широко применяемыми средствами бытовой химии. Первый синтетический моющий порошок «Новость» был выпущен в 1953 году на основе продуктов, выделенных из кашалотового саломаса.

Современные CMC представляют собой многокомпонентные смеси, главный компонент которых — синтетические моющие вещества - в виде водных растворов снимают с поверхности твердых тел (тканей, изделий) загрязнения различной природы.

В качестве моющих веществ используют анионоактивные, катионоактивные, амфотерные (амфолитные) и неионогенные поверхностно-активные вещества (ПАВ), имеющие сродство к жировым поверхностям и к воде. В водном растворе ПАВ смачивает частицы загрязнений, разрушает их связь с поверхностью ткани, раздробляет до мельчайших частиц коллоидных размеров, и они переходят в водный раствор в виде эмульсии (жидкие капельки) или суспензии (твердые частицы). Заряженные частицы загрязнений стабильно сохраняться в мыльном растворе, а образующаяся пена и пузырьки воздуха позволяют им всплывать на поверхность. Специальные вещества в составе CMC предохраняют ткани от повторного оседания грязи — резорбции.

Состав CMC. В современных CMC используют ПАВ, которые имеют степень биоразложения не менее 90%: алкилсульфонаты R-S0₃Na - натриевые соли сульфокислот жирного ряда; алкансульфонаты (R - алкил С₁₁—С₁₈) с высокой моющей способностью и высокой биоразлагаемостью (до 99%); олефинсульфонаты (R — алкил С₁₀-С₁₄) обладают хорошим моющим действием, в том числе в жесткой воде, что особенно важно для бесфосфатных моющих средств; гидроксиолефинсульфонаты (R — алкил С₁₀-С₁₄) и др.

Алкил сульфаты R-ОSО₃ Na — натриевые соли сернокислых эфиров высших жирных спиртов (R - алкил С₁₁-С₁₇). Сульфаты оксиэтилированных жирных спиртов обладают высоким моющим действием и 100% биоразлагаемостью. Алкилсульфаты и алкилсульфонаты относятся к классу анионактивных ПАВ.

Из катионактивных ПАВ практическое применение имеют четвертичные аммониевые соединения с различными функциональными группами в гидрофобной цепи. Катионоактивные ПАВ используют как ингибиторы коррозии (для защиты стиральных машин), ан

тистатики, эмульгаторы; они обладают также и дезинфицирующим действием. В сочетании с неионогенными ПАВ они находят применение в моющих средствах с бактерицидным действием.

Для усиления действия ПАВ в CMC вводят щелочные соли -карбонат и силикат натрия. При гидролизе они создают щелочную среду, что смягчает воду. Кроме того, анионоактивные ПАВ проявляют свое действие только в щелочной среде. Щелочные электролиты вводят в состав CMC для хлопчатобумажных и льняных тканей. Силикат натрия замедляет коррозию металлических частей стиральных машин, усиливает антирезорбционную способность и уменьшает гигроскопичность порошкообразных CMC.

В CMC вводят нейтральные соли — сульфат и фосфат натрия. Сульфат натрия используется для улучшения сыпучести порошка и растворимости его в воде, увеличивает моющую способность CMC, он входит во все виды CMC. Моющие средства содержат также до 30% фосфорных солей — тринатрийфосфатов и полифосфатов для снижения щелочности моющих растворов до рН = 7. Это необходимо для действия таких добавок как ферменты. Действие фосфатов заключается в том, что они устраняют налет на тканях, образованный малорастворимыми соединениями, снижают зольность тканей. Полифосфаты усиливают действие ПАВ. Фосфаты имеют, однако, недостаток - загрязняют сточные воды. С целью защиты окружающей среды во всем мире отказываются от использования фосфатных соединений как основных компонентов CMC и ищут им замену среди солей органических кислот.

В состав CMC 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 резорбции грязи на шерстяных и шелковых тканях в CMC добавляют поливинилпирролидон.

Моющая способность современных CMC не определяется количеством пены, образующейся при стирке, поскольку существуют низкопенные ПАВ, обладающие высокой отстирывающей способностью. Большое количество пены - это традиция ручной стирки. Для CMC ручной стирки пенообразующая способность обеспечивается введением стабилизаторов пены (алкилоламиды).

Обильная и устойчивая пена в моющих растворах осложняет стирку в автоматических стиральных машинах барабанного типа. Для этой цели выпускают малопенящиеся средства с регулируемым пенообразованием.

Для сохранении белизны изделий белого цвета, в состав CMC вводят химические и физические (оптические) отбеливатели. Из химических отбеливателей, которые используют в CMC для льняных и хлопчатобумажных тканей, обычно применяют соли перекисных кислот (персоли), например, перборат натрия NaH₂BО₄ ЗН_2О. При температуре моющего раствора свыше 60 °С это вещество гидролизуется, выделяя атомарный кислород, который и является отбеливающим и дезинфицирующим агентом. Химические отбеливатели — персоли — сильные окислители, они разрушают ткани при длительном и многократном воздействии. Для защиты волокон от разрушения, в CMC добавляют силикат натрия. В последнее время найдены способы активизации перекисных солей при более низких температурах моющего раствора.

Для тканей из смешенных волокон, синтетических и натуральных белковых тканей — шелка и шерсти для повышения белизны и устранения желтого оттенка белых тканей, применяют оптические отбеливатели — бесцветные флуоресцирующие органические соединения, которые адсорбируются из раствора. Оптические отбеливатели обладают способностью поглощать невидимые ультрафиолетовые лучи солнечного света (300—400 нм) и преобразовывать их в видимые лучи голубой части отраженного света с большей длиной волны (400—500 нм), придавая тканям голубизну; при искусственном освещении эффект оптического отбеливания не проявляется.

Современные CMC содержат специальные биодобавки для удаления загрязнений жирового происхождения и белковых веществ, содержащих протеин (следы крови, яичного белка, молока) — ферменты (энзимы). Протеолитические ферменты (протеазы) осуществляют ферментативный гидролиз полипептидных групп в крупных белковых молекулах и разрушает их до небольших аминокислотных остатков, которые легко удаляются с волокон при стирке. Моющие средства, содержащие протеазы, нельзя использовать для стирки изделий из натуральных шелка и шерсти, поскольку они также имеют белковую природу. Амилазы — ферменты, гидролизирующие углеводы, липазы — ферменты, способствующие разрушению жировых загрязнений. Эффективность моющих средств с ферментами зависит от температуры моющего раствора и рН среды.

В состав CMC для стирки синтетических волокон иногда дополнительно вводят антистатики, которые снимают заряды статического электричества. В качестве антистатиков обычно используют неионогенные и катионоактивные ПАВ.

Неприятный запах порошкообразных CMC, 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 применяют вещества (или ПАВ), обладающие фунгицидным (противогрибковым), бактерицидным или бактериостатическим действием.

Применение красителей в составе CMC 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.

Определение моющей способности CMC обычно проводят путем стирки предварительно загрязненных стандартным загрязнителем образцов ткани в бытовой машине ГОСТ 22567-15-95. Стандартный показатель моющей способности должен быть не ниже 85%.

Технология приготовления порошкообразных CMC включает приготовление композиции, сушку, расфасовку и упаковку CMC. CMC выпускают в форме порошка, жидкости или пасты.

Приготовление композиции заключается в смешении ПАВ с необходимыми по рецептуре добавками. Затем композицию 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 CMC 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.

Классификация синтетических моющих средств. В соответствии с общегосударственной классификацией ОКП «Средства моющие синтетические» относятся к подгруппе 238110 и подразделяются на 5 видов: 238111 универсальные; 238112 для хлопчатобумажных, льняных тканей и изделий из них; 238113 для изделий из шелка, шерсти, искусственных и синтетических тканей; 238114 для замачивания белья и хозяйственно-бытовых нужд; 238116 для специального назначения.

CMC, предназначенные для стирки изделий, подразделяются по следующим признакам:

по агрегатному состоянию: твердые (в виде кусков — мыло хозяйственное), порошкообразные, разновидность — гранулированные («Лотос-М», «Хенко», «Кристалл», «Сорти»), жидкие, пастообразные («Био»);

по назначению: для стирки изделий из хлопчатобумажных, льняных и смешанных волокон («Русь»);

 для стирки изделий из шерсти, шелка и синтетических волокон («Ока»);

 универсальные - для стирки изделий из хлопчатобумажных, льняных, искусственных, синтетических и смешанных волокон («Омо», «Тайд», «Аист-универсал», «Миф-универсал»);

CMC комплексного действия (с подсиниванием, подкрахмаливанием, антистатической обработкой и т.п.);

по способу применения: с высоким (ненормируемым) ценообразованием для ручной стирки и в стиральных машинах активатор-ного типа;

с пониженным пенообразованием — для стирки в автоматических и полуавтоматических стиральных машинах (например, «Лоск» и «Лоск-автомат»).

Мыло хозяйственное твердое — основной моющий компонент натриевая соль стеариновой кислоты. Мыло получают по тому же технологическому циклу, что и мыло туалетное. Сырьем для производства хозяйственного мыла являются саломас технический и соапстоки, которые получают при производстве маргарина и очистке растительных масел, синтетические жирозаменители, смоляные и нафтеновые кислоты (до 6% в низкосортное мыло). Хозяйственное мыло содержит 65, 70, 72% (ядровое, очищенное мыло) солей жирных кислот. Мыло должно быть не липким, без неприятного запаха сырья, не должно содержать посторонних включений. Новинкой является окрашенное и ароматизированное хозяйственное мыло. Масса единицы хозяйственного мыла 180, 250, 350 г.

Комплекс средств по уходу за бельем и одеждой включает, кроме CMC для стирки изделий - мыло хозяйственное, средства для отбеливания, подсинивания, подкрахмаливания, аппретирования, антистатической обработки изделий и другие.

ГОСТ 25644-88, 22567.1-10 - 77, 22567.14-93 предусматривают требования к составу, внешнему виду, показателям качества. Средства должны иметь установленный цвет и запах, однородную консистенцию, не слеживаться, хорошо растворяться в воде и иметь рН раствора 7,5—11,5. Порошкообразные средства должны быть однородными, рассыпающимися, сухими на ощупь, то есть не должны содержать избыток влаги. Пастообразные и жидкие не должны содержать посторонние примеси и иметь неприятный запах.

Синтетические моющие средства подлежат обязательной сертификации в системе сертификации ГОСТ Р.