Синтетические моющие средства

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 тканей, %	для стирки шерстяных и шелковых тканей, %	для замачивания  и предварительной стирки, %
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 (10 С), так как процесс сульфирования протекает с большим выделением тепла;

д) нейтрализация  полученных алкилбензолсульфокислот  раствором каустической соды (20%-ный  раствор). Температура нейтрализации  не должна превышать 45-550 С;

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 Р О  в %) и силиката натрия (в пересчете на SiO  в %). 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