Факторы, влияющие на качество синтетических моющих средств

Все синтетические моющие средства являются органическими соединениями, имеющие углеводородную цепь, расположенную односторонне и участвующую в реакциях.

Основной составной частью синтетических моющих средств являются органические поверхностно-активные вещества, которые обладают: пептизирующей, смачивающей, пенообразующей, эмульгирующей способностью. Поверхностно-активные вещества, которые используются при производстве синтетических моющих средств, делятся на ионогенные, диссоциирующие в водных растворах на ионы, и неионогенные. Наибольшее распространение получили анионоактивные вещества, могут распадаться в водных растворах на анионы (более крупные отрицательно заряженные частицы) и катионы (мелкие положительно заряженные ионы, как правило, натрия или калия). Все анионоактивные ПАВ представляют собой кристаллические вещества, растворимые в воде. Содержание их в СМС составляет от 10 до 40 %.

Анионоактивные поверхностно-активные вещества диссоциируют в воде на гидрофобный анион, который обладает моющим действием, и неорганический катион, которые не оказывает моющего действия, но придает синтетическому моющему средству способность растворяться в воде. Эта группа поверхностно-активных веществ наиболее применимая при производстве моющих средств.

В состав синтетических моющих средств вводят щелочные и нейтральные электролиты, алкилоламиды, карбоксиметилцеллюлозу и другие компоненты для того, чтобы усилить моющий эффект поверхностно-активных веществ. Отбеливающие вещества являются полезными добавками (перекисные соли, оптические отбеливатели). В состав некоторых видов синтетических моющих средств добавляют антистатики, энзимы, подкрахмаливающие вещества и прочее.

В зависимости от строения молекул алкилсульфаты делятся на первичные и вторичные. Первичные алкилсульфаты представляют собой продукты переработки природных жирных кислот; вторичные сульфаты - продукты переработки нефти.

Алкилсульфонаты - это натриевые соли сульфокислот жирного ряда. Для их получения используют такое сырье как парафиновые углеводороды нефти. Алкилсульфонаты применяются в основном в смесях с другим моющим веществом, потому что их моющая способность меньше, чем у алкилсульфатов.

Больше, чем половина всех синтетических моющих средств изготавливается на основе алкиларилсульфонатов.

Электролиты способствуют улучшению эффекта стирки. Так же они влияют на усиление поверхностной активности моющих средств. Они смягчают воду, разрушают жировые загрязнения, и улучшают моющее действие синтетических моющих средств, благодаря этому снижается расход. В порошки, которые предназначены для стирки изделий из хлопчатобумажных и льняных тканей, в большом количестве добавляют соду и полифосфат натрия. А для стирки шерстяных и шелковых тканей в состав вводят нейтральные электролиты (сульфат натрия и др.). В порошки, обладающие универсальным назначением добавляют, полифосфаты для того, чтобы создать оптимальную щелочную среду. Но такого типа добавки способствуют разрушению белковых веществ (шерсти и шелка) и оказывают отрицательное воздействие на окружающую среду. Постепенно происходит замена таких компонентов на нейтральные добавки - цеолиты.

Стабилизаторами пены являются алкилоламиды, которые добавляют в состав синтетических моющих средств в количестве 1 - 3 %. Они сильно влияют на повышение эффективности синтетических моющих средств, повышения пеностойкость, отделяя загрязнения и предотвращая их повторное осаждение на поверхность ткани. Введение их в состав моющих средств снижает содержание активного моющего вещества. Но их не применяют для синтетических моющих средств, которые предназначены для использования в стиральных машинах, так как сильное пенообразование затрудняет их функционирование.

Помимо всего в состав СМС добавляют нейтральные соли - сульфат и фосфат натрия. Для улучшения сыпучести порошка и растворимости в воде используется сульфат натрия. Он входит в состав всех видов СМС. Также моющие средства содержат до 30 % фосфорных солей - тринатрийфосфатов и полифосфатов. Они применяются 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 препятствует повторному осаждению грязи на поверхность хлопчатобумажных тканей. Для того чтобы предотвратить ресорбции загрязнений на поверхности шерстяных и шелковых тканях в СМС добавляют поливинилпирролидон.

Среди неионогенных поверхностно-активных веществ самыми известными препаратами ОП, которые представляют собой продукты конденсации жирных кислот (или спиртов) с окисью этилена. Их в основном применяют в текстильном производстве при обработке волокон и тканей и только частично в производстве моющих средств.

Для того чтобы сохранить белизну изделий белого цвета в состав синтетических моющих средств добавляют химические и физические (оптические) отбеливатели. К химическим отбеливателям, применяемых в синтетических моющих средствах, предназначенных для стирки изделий льняных и хлопчатобумажных тканей, относят соли перекисных кислот (персоли). Это вещество гидролизуется при температуре моющего раствора больше 60 ºС и выделяет атомарный кислород, который является отбеливающим и дезинфицирующим агентом.

В современных моющих средствах содержаться биодобавки, которые способствуют удалению загрязнений жирового происхождения и белковых веществ, в которых содержится протеин (следы крови, яичного белка, молока) - ферменты (энзимы).

В последнее время считается целесообразным использовать в качестве добавки в составе синтетического моющего средства в хозяйственное мыло. Оно способствует стабилизации пенообразующей способности и улучшению моющей способности.

Для синтетического моющего средства, предназначенного для стирки синтетических волокон, иногда в состав дополнительно вводят антистатики, снимающие заряды статического электричества. В качестве антистатиков часто применяют 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. Вещества, которые обладают противогрибковым, бактерицидным или бактериостатическим действием, добавляют в качестве дезинфицирующих добавок.

Красители, которые содержаться в составе СМС, применяются для создания оптического эффекта, так как красители адсорбируются на поверхности ткани без химического воздействия на ткань. Для этой цели используют ультрамарин, индиго, синтетические органические пигменты, после чего ткань приобретает большую белизну и яркость за счет голубого   оттенка.

 Биодобавки обеспечивают СМС полное удаление всех типов загрязнений. В процессе стирки они способствуют удалению загрязнения жирового происхождения. Но на следы белковых веществ, в которых содержится протеин (кровь, яичный белок, молоко) действуют слабо. Для того, чтобы удалить белковые загрязнения в состав биодобавки — ферменты (энзимы).

Синтетические моющие средства выпускает в порошкообразном виде, в жидкостях или в виде пасты. Технология производства заключается в составлении композиции, смешивании и растворении всех компонентов рецептуры. Для того чтобы получить порошкообразное средство используют сушку. После этого продукцию расфасовывают и упаковывают.

Технология получения СМС представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 - Технология приготовления СМС

 

Приготовление композиции состоит в том, что смешиваются поверхностно-активные вещества с добавками, необходимыми по рецептуре. Для того, чтобы понизить расходы на испарение воды, для порошкообразных средств готовят наиболее концентрированные композиции (до 50 - 60 % сухого вещества), которые представляют собой суспензии. После этого композицию подвергают фильтрованию и пропускают через коллоидную мельницу, чтобы придать однородность.

Сушка заключается в том, что раствор распыляют в сушильной под давлением до 50 атм и температуре 250 - 350 ºС.

При применении такого способа сушки получают порошки в гранулированном виде. Основная масса порошкообразных синтетических моющих средств изготавливаются методом высокотемпературной распылительной сушки, которая обеспечивает получение гранулированного порошка высокого качества.

Жидкие моющие средства и пастообразные обладают лучшей растворимостью в воде, их легко дозировать. Производство таких видов СМС занимает меньше затрат, так как нет процесса сушки. Однако такие средства обладают более низкой сохраняемостью. Средства в виде паст содержат в своем составе до 40 % воды. Также в состав могут применяться практически любые добавки, кроме нестойких химических отбеливателей.

Жирные спирты получают различными способами:

˗ метод гидрогенизации жирных кислот;

˗ метод прямого окисления парафиновых углеводородов в присутствии борной кислоты;

˗ 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, в которых содержится в цепи от 12 до 18 углеродных атомов. Для получения алкилсульфонатов используют сырье, в качестве которого используют естественные и синтетические углеводороды, в которых содержится от 14 до 22 атомов углерода (фракции прямогонного нефтяного керосина или гидрированного синтина, выкипающие в пределах 240 - 300 ºС).

Так же алкилсульфонаты можно получить двумя способами: сульфохлорированием или сульфоокислением алифатических углеводородов. Сульфохлорирование производится путем воздействия на углеводороды газообразного сернистого ангидрида и хлора. Такие катализаторы, как перекисные соединения ускоряют реакцию.

Для того, чтобы реакция протекала успешно необходимо провести облучение реакционной смеси коротковолновым светом. Путем обработки едкой щелочью (15 - 20 %-ный раствор) образовавшиеся сульфохлориды переводят в алкилсульфонаты. Готовый продукт носит название сульфонат и применяется для производства таких синтетических моющих средств, как «Астра», «Новость» и другие.

Технология получения алкилсульфонатов сравнительно проста. Она определяется невысокими капитальными затратами, при этом сырьевая база практически не ограничена.

Алкиларилсульфонаты представляют собой натровые соли алкиларилсульфокислот. Они являются самыми распространенными моющими веществами. В нашей стране алкиларилсульфонаты производят в основном в виде алкилбензолсульфонатов (сульфонолы).

Производство сульфонола состоит из нескольких стадий:

˗ очищение керосина от ароматических углеводородов с помощью экстракции последних диэтиленгликолем;

˗ фотохимическое хлорирование очищенного керосина;

˗ алкилирование бензола хлорированным керосином в присутствии катализатора - безводного AlCl ;

˗ при пониженной температуре (10 ºС) производится сульфирование алкилбензола с помощью раствора серного ангидрида в жидком сернистом ангидриде, потому что процесс происходит небольшое выделение тепла;

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

˗ отделение несульфируемых и упаривание водных растворов сульфонола.

В настоящее время выпускается хлорный сульфонол в виде 30 %-ного раствора (по активному веществу), который широко используется в производстве синтетических моющих порошков.

На потребительские свойства синтетических моющих средств оказывает влияние и особенности процесса производства. Технология изготовления синтетических моющих средств состоит из составления композиции, сушки, фасовки и упаковки.

Красители, использованные в составе СМС, основаны на оптическом эффекте. В качестве красителей применяются ультрамарин, индиго, синтетические органические пигменты. При этом ткань приобретает большую белизну и яркость за счет голубого оттенка.

Для приготовления композиции смешивают постно-активные вещества с различными полезными добавками. После чего происходит фильтрование раствора и пропускание его через коллоидную мельницу, с целью придания ей однородности. Сушка проходит с помощью распыления раствора в сушильной башне под давлением 30 - 50 ат. и температуре 250 - 350 °С, после чего получают порошки в гранулированном виде. При производстве СМС используется метод кристаллизации, т.е. в сушильной башне при низкой температуре работают распылительные установки.

Помимо порошкообразных синтетических моющих средств также изготавливают и жидкие, которые обладают лучшей растворимостью в воде, их легко дозировать и затрачивается меньше средств на производство.

Качество производимой продукции напрямую зависит от повышения чистоты использованного сырья, т.е. уменьшение содержания примесей, улучшение цвета, расширение производства полезных добавок высокого качества, а также совершенствование технологии производства синтетических моющих средств.

Новые технологии (башенна, таблетирование, экструзия, гранулирование, англомерирование в «кипящем» СМС и т.п.) были созданы по новым экологическим требованиям. Продукция, получаемая при этом, не содержит наполнителя и в большей соответствует новым типам стиральных машин.

Порошкообразные синтетические моющие средства для потребления в быту с массой от 200 до 500 г в основном фасуют в картонные упаковки вместимостью по 1100 см³. Так же существуют экономичные упаковки массой по 1; 3 и 5 кг. Чем крупнее упаковка, тем меньше стоимость единицы массы.

Полимерная тара в основном используется для расфасовывания жидких и пастообразных моющих средств (флаконы, банки, тубы и другие).

 

Требования к качеству, к упаковке, маркировке, транспортированию и хранению синтетических моющих средств

 

Качество синтетических моющих средств оценивают органолептическими и лабораторными методами. Так об их качестве судят по моющей способности. Способность изделия удалить загрязнения с поверхности ткани определяют опытными стирками.

Внешний вид СМС, запах, цвет, а также упаковку, ее оформление и маркировку оценивают органолептическими методами. Внешний вид порошка должен быть однородным, от белого до светло-желтого оттенка, с гранулами (или без них) не больше 3 мм в поперечнике. Жидкие синтетические моющие средства должны быть без расслаивания и осадка.

Важным потребительским свойством у СМС - это запах. Он может передаваться изделию, подвергшегося стирке и в какой-то степени сохраняться на нем.

К показателям качества синтетических моющих средств, определяемых лабораторным методом относятся: рН водного (1 %) раствора, содержание основных моющих поверхностно-активных веществ (спирторастворимых), а также несульфированных соединений, содержание щелочных солей, влаги, оптических отбеливателей, карбоксиметилцеллюлозы и других компонентов.

Содержание спирторастворимых ПАВ является основным показателем качества синтетическим моющих средств, который характеризует его потребительскую ценность. Данный показатель нормируется в нормативно-технической документации и равноценен содержанию жирных кислот в мыле. Качественное число представляет собой количество (в граммах) спирторастворимых активных моющих веществ в отдельной упаковке.

Количество несульфированных соединений в СМС могут сильно понизить качество СМС (изменения цвета (потемнения) и появление неприятного запаха), и они не обладают моющим действием. Поэтому содержание такого соединения должно быть возможно малым.

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.

На санитарно-гигиенические свойства изделия влияет остаточная зольность и является важным показателем качества СМС. Неприятные ощущения при ношении белья также вызывает повышенный показатель зольности, увеличивается его жесткость, снижаются способность воздухопроницаемости и поглощение пота, уменьшается скорость высыхания белья.

Синтетические моющие средства являются гидроскопичными, поэтому в них определяют содержание влаги. Влага способна влиять на величину качественного числа, но на моющей способности повышение влажности никак не отражается.

Содержание в составе СМС алкилоламидов, карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ), перекисных и оптических отбеливателей и прочих компонентов учитывается при оценке качества моющих средств. В синтетических моющих средствах эти вещества и полезные добавки содержатся в малых количествах, поэтому определение ограничивают положительными качественными реакциями на их присутствие в СМС.

В лабораторных условиях основное внимание обращают на физико-химические показатели, в особенности на пенообразующую способность, способность к смачиванию и эмульгированию. Моющая способность СМС определяется этими свойствами. Условия таких стирок воспроизводят практическую стирку, в бытовой машине ГОСТ 22567.15-95.По скорости и качеству отстирывания определяют эффективность моющего действия. Чем выше белизна отстирываемой ткани, тем выше моющее действие средства. Стандартный показатель моющей способности должен быть не менее 85 %.

Производитель должен гарантировать соответствие качества моющих средств технической документацией. Каждая партия СМС должна сопровождаться документами, которые подтверждают качество продукции. Потребитель имеет право производить контрольную проверку качества синтетических моющих средств, которые подготовленных к отгрузке (сдаче), на предприятии.

Для того чтобы проверить маркировку, упаковку и внешнего оформления изделия получатель просматривает не менее 3 % продукции и затем устанавливает ее соответствие техническим условиям. Если обнаружено более 2 % продукции, которая не соответствует, бракуют всю партию; если менее 2 %, то только обнаруженные пачки.

Чтобы проверить физико-химических показатели необходимо отобрать 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. Если моющее средство не соответствует даже по одному показателю, то бракуют всю партию.

В качестве упаковки синтетических моющих средств используют пачки, банки, кюветы из полимерных материалов, имеющие яркое оформление. Размеры и формы упаковки утверждает художественный совет.

Жидкие и пастообразные моющие средства фасуют в банки и бутылки. Упаковка не должна подвергаться воздействиям как самой продукции, так и к внешним факторам. Порошкообразные СМС упаковывают в коробки, которые должны быть прочными и аккуратно изготовленные, или СМС фасуют в герметичные пакеты. Масса упаковки может быть 450,600, 1000, 1200, 1350 г.

На поверхности картона должно быть водооталкивающее покрытие, пачки должны быть плотно заклеены для предохранения порошка от намокания.

Разрешается упаковывать синтетические моющие средства в различную вторичную упаковку, в качестве которой могут быть дощатые ящики, фанерные, из гофрированного картона, в пачки из оберточной бумаги плотностью 80 - 120 г/м² (порошки). Масса брутто деревянных ящиков не должна быть более 30 кг, ящиков из картона - более 25 кг, коробок и пачек - более 10 кг. В контейнер товар упаковывается рядами крышками вверх, все пустоты должны быть заполнены различным прокладочным материалом (сухими стружками, отходами бумаги, картона).

Ряду требований, предъявляемых к упаковке (она должна быть эстетичной, экономичной, современной по технологии производства), способствовало повышение спроса на моющие средства высокого качества и увеличение их потребления на душу населения.

Порошкообразные моющие средства массой от 200 до 500 г, предназначенных для потребления в быту, фасуются в основном в картонные пачки вместимостью по 1100 см³. Также существует экономичная упаковка массой по 1; 3 и 5 кг. Чем больше упаковка, тем меньшей стоимостью единицы массы она обладает. Такие упаковки удобны для приобретения в больших семьях.

Материал, применяемый для изготовления упаковки, в основном картон или полимерная пленка. На картонных упаковках может присутствовать ручка для удобства переноски, с откидывающейся крышкой или с дозатором порошка. Большое распространение получила мелкая фасовка, содержимое пачки которой расходуется за одну стирку. Бумажные мешки по 10 - 25 кг предназначены для механизированных прачечных.

Потребительская тара должна иметь красочное оформление, с печатью непосредственно на таре или этикеткой, соответствующей требованиям нормативной документации.

Полимерная тара позволяет полностью автоматизировать ее производство, фасовку и укладку моющих средств. Оптимальной вместимостью считается объем 0,5 л. Присутствует тенденция к увеличению объема фасовки.

Помимо полиэтиленовой тары жидкие моющие средства разливают в стеклянную тару. Пастообразные синтетические моющие средства разливают в банки из стекла, ламинированного картона или мягкой пластмассы при температуре 60 - 80 °С в упаковки массой от 300 до 500 г, затем охлаждают. После этого паста загустевает. Аэрозольная упаковка в последнее время часто используется, так как она является эффективной и удобной формой фасовки товаров бытовой химии, в том числе жидких моющих средств.

Первичная маркировка должна быть нанесена таким образом, чтобы она не стиралась при механических воздействиях. На упаковке должна быть указана следующая информация: наименование предприятия-изготовителя, его товарный знак, наименование и назначение синтетического моющего средства, способ применения, масса, наименование нормативно-технической документации, на основании которой было выпущено изделие, а так же дату изготовления и срок хранения.

На вторичной упаковке (ящиках, пачках) должна быть нанесена та же информация, что и на первичной, и дополнительно количество единиц фасовки, масса, номер партии, номер упаковщика. На упаковке жидких и пастообразных препаратов указывают «Не кантовать!», «Верх».

При определении оценки упаковки СМС необходимо учитывать ее информативность. На упаковке должно быть указанно для каких типов тканей допускается использовать моющее средство, в каких режимах стирки (замачивание, кипячение, ручная или машинная стирка) допускается использовать, а также какая необходимая дозировка, температура воды, в которой должна проводится стирка.

Информация, которая необходима для потребителя, должна быть доступной. Допускается излагать информацию в печатном виде или в виде схем.