CC BY
72
Л.В. МЕЛЕХОВА, Н.А. ВОЛКОВА
Основные направления развития производства и улучшения качества отбеливающих средств
Рассматриваются история появления и характеристика отбеливающих средств, современное состояние и основные направления развития их производства.
Среди товаров народного потребления одно из центральных мест занимают химические товары. Здесь можно выделить вспомогательные средства по уходу за текстильными материалами, среди которых особое место занимают отбеливающие средства. Они имеют самостоятельное применение или входят в состав синтетических моющих средств. Удельный вес отбеливающих средств в общем объеме реализации вспомогательных средств для стирки составляет 43,6%.
Отбеливание - один из основных процессов ухода за текстильными изделиями. Оно увеличивает эффективность стирки, позволяет повысить белизну выстиранной ткани, удалить пятна.
Первым способом отбеливания тканей, практиковавшимся древними египтянами, было отбеливание хлопка под действием солнечного света. В Англии до 1790 г. традиционное беление состояло из продолжавшихся несколько недель утомительной стирки, воздействии на хлопчатобумажные и льняные ткани солнечных лучей, замачивании в кислом молоке, полоскании. Только в 1774 г. после открытия элемента хлора стало возможным изменение процесса беления.
Использовать хлор в качестве отбеливающего средства первым предложил Пьер Бертло. Однако ядовитость хлора, а также трудность его получения на местах ограничили возможность применения этого вещества. Проблема получения более удобных в обращении твердых продуктов, способных отщепить хлор, была частично решена поглощением хлора раствором извести. Только через несколько лет удалось получить белильную известь, абсорбируя хлор сухой известью. Этот способ явился одним из важнейших изобретений в химической промышленности, хотя и отличался простотой. К 1800 г. белильная известь стала товарным продуктом, т.е. продавалась в качестве отбеливающего средства.
В течение многих лет в текстильной промышленности для отбеливания хлопчатобумажных и льняных тканей применялась белильная из-
весть в виде жидкой тестообразной массы. При использовании белильной извести были отмечены некоторые недостатки этого способа: в частности, выделение в воду иона кальция, придающего воде дополнительную жесткость. Концентрированные растворы белильной извести, часто применявшиеся для удаления пятен с ткани, вызывали появление густого осадка карбоната кальция, обволакивающего крупинки гипохлорита, что приводило к повреждению тканей.
В 1879 г. в местечке Жавеле недалеко от Парижа путем пропускания хлора через раствор карбоната калия или натрия был получен раствор гипохлорита натрия, ставший известным под названием «жавелева вода». Но он оказался неустойчивым. Были использованы различные способы получения растворов, содержащих активный хлор, - например, обработка белильной извести раствором карбоната натрия, но содержание активного хлора в них было слишком низким для промышленного применения. В течение многих лет низкопроцентные растворы гипохло-рита натрия применялись в качестве антисептиков в госпиталях под названием «эузоль» и «раствор Дакена».
В конце XIX в. благодаря освоению промышленного процесса электролиза поваренной соли появились новые способы получения белильных средств. К этому времени и электроэнергия, и поваренная соль стали сравнительно дешевыми, что позволило различным фирмам в Англии начать выпуск устойчивых растворов гипохлорита натрия в стеклянных бутылках. Гипохлорит натрия является наиболее употребляемым в настоящее время видом отбеливателя и в домашнем хозяйстве, и в промышленности.
На сегодняшний день современный рынок химических товаров располагает достаточно широким ассортиментом отбеливающих средств, основное значение которых - придание тканям первоначальной белизны. Отбеливающие средства отличаются друг от друга своим составом. В зависимости от того, что является основным компонентом средства, определяется область его применения.
В качестве базового вещества отбеливателя могут служить кислород, хлор, сера или флуоресцентные краски. Отбеливатели на основе кислорода, хлора или серы являются химическими, на основе флуоресцентных красок - оптическими.
Химические отбеливатели входят в состав многих синтетических моющих средств (CMC), которые достаточно хорошо отбеливают не сильно загрязненное белье. Химические отбеливающие препараты разрушают и удаляют загрязнения либо способствуют их удалению в процессе дальнейшей стирки.
В состав химических отбеливателей входят различные кислород-, хлор- и серосодержащие соединения. Механизм их действия неодинаков, поэтому если отбеливание не дало желаемого результата, его следует повторить, взяв препарат того же назначения, но с другим отбеливающим веществом. Однако многократная обработка химическими отбеливателями снижает прочность ткани, поэтому пользоваться ими при каждой стирке не рекомендуется.
Серосодержащие отбеливатели - универсальные, ими можно отбеливать все виды тканей; основным веществом в них являются гидросульфит натрия, ронгалит, диоксид тиомочевины. При нагревании с водой серосодержащие отбеливающие средства выделяют сернистый газ, против которого в водной среде не могут устоять текстильные красители, даже самые прочные. В быту такие средства не применяют в связи с тем, что они являются сильными восстановителями и быстро окисляются на влажном воздухе с выделением тепла. К тому же выделяемый сернистый газ ядовит, что также сдерживает применение в быту этих отбеливателей. Они широко используются в промышленности для беления шерсти и других текстильных материалов, а также для выведения красителей с тканей.
Хлорсодержащие отбеливающие средства получают на основе ги-похлорита натрия, дихлоризоциануратов калия и натрия. Эти препараты достаточно эффективны при любой температуре, однако их нельзя использовать для отбеливания изделий из шерсти и шелка, т.к. они разрушают эти волокна. Хлорсодержащие отбеливатели предназначены для отбеливания хлопчатобумажных и льняных тканей, капрона и нейлона.
В водном растворе эти отбеливатели образуют хлорноватистую кислоту, которая отбеливает ткань за счет активного хлора. Названные препараты относятся к наиболее сильным. При отбеливании они выделяют хлор - газ с едким запахом. Эффективность беления такими средствами изменяется в зависимости от концентрации препарата, температуры воды, времени погружения в раствор.
Очень эффективно двухстадийное отбеливание: сначала гипохло-ритом натрия, а затем перекисью водорода. При этом удаляется остаточный хлор, увеличивается степень белизны, а ткань приобретает мягкий гриф. В домашних условиях удобнее всего пользоваться сухими хлорсо-держащими отбеливающими средствами. Достоинства их перед жидкими (например, раствором гипохлорита) в том, что они безопаснее, устойчивее при хранении. Эти препараты применяются также для общей дезинфекции посуды, глазурованных ванн и раковин, однако у них (сухих и жидких) имеются существенные недостатки:
1. Нестабильность, сильная зависимость результата отбеливания от температуры, концентрации, рН;
2. Все хлорные отбеливатели выделяют хлор, и руки после соприкосновения с отбеливателем долго сохраняют этот запах (напомним, что в первую мировую войну хлор применяли как отравляющее вещество);
3. Хлорные отбеливатели раздражают кожу рук;
4. Эти препараты сильно снижают прочность ткани;
5. Если капля такого отбеливателя попадает на цветное белье, появляются ничем не удаляемые пятна самого неожиданного цвета (например, оранжевые на темно-синем фоне);
6. Неотстиранные жировые загрязнения в хлорном отбеливателе могут приобрести ярко-желтый цвет. Такие пятна выводятся с большим трудом.
Основным компонентом кислородсодержащих отбеливателей является перекись водорода, перборат натрия, перкорбонат натрия, пергид-рат мочевины, персульфат калия.
Перекись водорода стала доступна в начале XX в. и теоретически является лучшим отбеливателем, т.к. обладает самым сильным отбеливающим действием и при разрушении не оставляет никаких осадков, способных адсорбироваться на белье. Однако это вещество имеет недостатки, которые препятствуют его применению в чистом виде при отбеливании белья. Концентрированная перекись водорода весьма опасна, в разбавленном виде она легко разлагается. Поэтому в бытовой химии применяются твердые перекиси - перборат и перкарборат натрия, которые более устойчивы и удобны в применении.
Как уже говорилось, в окислительных (кислородсодержащих) отбеливателях непосредственно отбеливающим соединением является пе-роксид водорода и кислородсодержащие вещества (оксиды, соли), которые образуются в результате разложения их производных. Выделяемый соединениями кислород окисляет нестойкие органические соединения, скопившиеся в местах загрязнений, и они или переходят в раствор, или образуют новые соединения, которые легко удаляются при последующей стирке.
Эти отбеливатели применяют как для естественных, так и для искусственных и синтетических волокон, например вискозы, искусственного шелка, нейлона.
Преимущество таких отбеливающих средств перед другими заключается в том, что они могут применяться для отбеливания тканей из смеси натуральных и искусственных волокон, а также дают достаточно устойчивую белизну, не ослабляя волокно. Разбавленный раствор перекиси водорода обладает превосходными бактерицидными свойствами и хорошо переносится кожей и слизистыми оболочками человека.
Процесс отбеливания кислородсодержащими препаратами надо проводить при повышенных температурах, обычно около 80-90°С, но т.к. для шерстяных и шелковых тканей эта температура слишком высока, для их отбеливания некоторые окислительные средства не применяют. В настоящее время выпускают отбеливатели, содержащие в своем составе активатор ТАЭД, что позволяет обрабатывать ткань любого волокнистого состава при температуре моющего раствора 30-60°С.
Оптические отбеливатели в отличие от химических не удаляют, а маскируют загрязнения. Принцип «работы» оптических препаратов следующий: поверхность белая, если на отражает все цвета спектра и черная, если поглощает все цвета спектра. Таким образом, если на поверхности ткани нанесены вещества, отражающие белый свет, то даже потемневшая ткань будет выглядеть белой. Некоторые химические вещества поглощают ультрафиолетовые (УФ) лучи и при этом испускают видимый белый свет. Находясь на волокне, они поглощают и вновь выделяют видимые световые кванты с более низкой частотой (или с большей длиной волны), чем поглощенный свет, т.е. превращают невидимый коротковолновый УФ свет в видимый синий, зеленый или фиолетовый. Таким обра-
зом, ткань, обработанная оптическим отбеливателем, отражает больше видимого света, чем необработанная.
Отбеливание флуоресцентными красками придает материалу интенсивно яркую белизну, по сравнению с которой обычные отбеленные или «подсиненные» материалы кажутся тусклыми и темными. Так как действие оптических отбеливателей зависит от преобразования УФ света в синий, они не эффективны при искусственном освещении, в котором мало УФ лучей. Пожалуй, первым из оптических отбеливателей была синька, которая придавала белизну пожелтевшей от времени ткани: синий цвет компенсировал желтый.
Оптические отбеливатели - это белые флуоресцирующие краски, представляющие собой сложные ароматические и гетероциклические соединения; как самостоятельный препарат их не выпускают, а вводят в состав некоторых синтетических моющих средств.
В последнее время наблюдается качественно новый этап в производстве отбеливающих средств. Использование новых ингредиентов в составе отбеливателей способствует расширению их ассортимента и является резервом повышения качества.
Подгруппа отбеливающих средств динамично развивалась со второй половины 90-х годов ХХ в. до 2001 г. включительно. В частности, за 1998-2001 гг. объемы выпуска отбеливающих средств возросли в 1,6 раза. В 2002 г. было выпущено лишь 131,3 тыс. т, что меньше по сравнению с предыдущим годом на 16,3 тыс. т, или на 11,1%. Снижение выпуска отбеливающих средств в целом произошло в основном вследствие значительного уменьшения (на 19,3 тыс. т) производства отбеливающих средств на основе гипохлорита натрия.
Однако к концу 2002 г. в структуре производства отбеливающих средств произошли положительные изменения:
• по агрегатному состоянию - снижение доли жидких средств, в том числе на основе гипохлорита натрия, хотя они остаются по-прежнему высокими - 84,6 и 79,5% соответственно, и увеличение доли порошкообразных средств - с 11,3 до 15,4%;
• по назначению - повышение доли универсальных отбеливателей с 12,7 до 17,2%.
В 2002-2003 гг. тенденция наращивания выпуска порошкообразных отбеливателей сохранялась. В начале 2003 г. их производство составило 20,3 тыс. т [3].
На сегодняшний день производство отбеливающих средств различного назначения и агрегатного состояния осуществляется на 52 предприятиях в ассортименте из 53 наименований. Ведущими отечественными предприятиями по производству отбеливающих средств являются ЗАО «Аист», ФТПУ «Завод им. Я.М. Свердлова», ООО «ПКК Бридж», ЗАО «Фабрика бытовой химии», ОАО «Комтекс-Химпром», Волгоградское ОАО «Каустик», АК «Новомосковскбытхим», «Уфахимпром», Чебоксарское ОАО «Химпром».
Дальнейший прирост производства отбеливающих средств ожидается за счет увеличения объемов производства порошкообразных и жидких отбеливателей на основе перекисных соединений.
Несмотря на довольно быстрый рост производства и расширение ассортимента отбеливающих средств, их изготовление связано с определенными проблемами:
1. В настоящее время многие отбеливатели имеют низкую степень биохимического разложения в сточных водах, куда они в конечном итоге попадают после использования. Это приводит к сильной загрязняемости сточных вод и водоемов.
2. При производстве отбеливающих средств большинство отечественных предприятий оказывают отрицательное влияние на экологию окружающей среды.
3. Многие отбеливающие препараты аллергичны и не обладают достаточно приятным запахом.
4. Информация о компонентах, входящих в состав отбеливателя, не всегда полная и понятная потребителю.
5. Внешний вид упаковки некоторых отечественных отбеливателей не всегда соответствует требованиям покупателей.
6. Хлорсодержащие отбеливатели из-за токсичности ингредиентов наносят вред окружающей среде, а также раздражают дыхательные пути и кожу рук.
7. Действие многих отбеливающих препаратов начинает проявляться при температурах, близких к температуре кипения воды. Стирка и отбеливание в таких условиях ведут к значительным затратам времени, дополнительным энергетическим расходам, а для синтетических, шерстяных и шелковых тканей вообще непригодны.
С учетом существующих проблем успешно реализуются следующие основные направления по совершенствованию производства и улучшению качества отбеливающих средств:
1. Модернизирование и совершенствование оборудования по дозировке ингредиентов отбеливателей с целью обеспечения большей эколо-гичности производства этой продукции.
2. Улучшение внешнего оформления, дизайна, эргономичности и качества упаковки отбеливающих препаратов.
3. Дальнейшее расширение выпуска отбеливателей с дополнительным включением ингредиентов, придающих моющему раствору различные функциональные свойства (усиливающих степень отбеливания, предохраняющих волокна от разрушения и т.п.).
4. Внедрение нового технологического приема - микрокапсулиро-вание порошкообразных отбеливающих средств. Капсулирование отбеливателей (перборат и перкарбонат натрия) в водорастворимую оболочку позволит устранить отмеченные выше недостатки, расширить ассортимент и повысить качество отбеливающих средств.
5. Увеличение доли отбеливателей на основе производных перок-сида водорода, которые в меньшей степени, чем хлорсодержащие отбеливатели, наносят вред окружающей среде, лучше отбеливают и в меньшей степени снижают прочностные характеристики ткани.
6. При разработке рецептур пероксидных отбеливателей включать вещества (активаторы), присутствие которых в определенных количествах в отбеливающих системах будет способствовать снижению темпера-
тур отбеливания, что также позволить расширить область применения этих средств.
Литература
1. Афанасьев А.Г., Григорьев В.С. Химия на службе быта. М.: Знание, 1986. 48 с.
2. Бородина А.Н. Анализ структуры ассортимента и исследование потребительских свойств отбеливателей: Выпускная квалификационная работа. Владивосток, ДВГАЭУ, 2003 г.
3. http://www.sostav.ru/iss/product.
© Мелехова Л.В., Волкова Н.А., 2004 г.
