Сполуки і властивості миючих засобів

Сполуки миючих засобів. Миючи засоби уявляють склад ком­позиції, основною частиною яких є миючі речовини. Миючий ефект засобу залежить від здатності миючої речовини змочувати, диспергувати (подрібшовати) і емульгувати забруднення. Мила господарські мають порівняно невисокий миючий ефект. Вони містять переважно тільки миючі речовини (натрієві чи калієві солі жирних кислот). У зв'язку з тим що синтетичні миючі речовини в чистому виді не мають високої миючої здатності, їх застосовують у суміші з корисними добавками: нейтральними і лужними соля­ми (електролітами), відбілювачами, стабілізаторами піни й ін.

Лужні солі (сода кальцинована, триполійфосфат, тринатрій-фосфат, гексаметафосфат, силікат натрію) поліпшують емульгу-

ючу здатність і колоїдну структуру миючих розчинів, сприяють одержанню більш міцних плівок миючої речовини навколо час­ток забруднення, пом'якшують воду і утворюють сприятливе (слабко-, помірковано- чи сильновапняне) середовище для пран­ня виробів з різних волокон.

Наприклад, для прання бавовняних і лляних тканин ефектив­но вводять в засоби сильновапняні добавки — соду, три-натрійфосфат. Гексаметафосфат утворить у миючому розчині слабокисле середовище, сприятливе для прання вовняних тка­нин. Нейтральні солі (сульфат натрію) є наповнювачами і поліпшують структуру колоїдних розчинів миючих засобів.

При введені відбілювачів до складу синтетичних миючих за­собів не потрібно підсинювання білизну. Стабілізатори піни (алко-лоламіди) поліпшують і стабілізують ціноутворення миючих засо­бів. Для усунення повторного осадження забруднень до складу син­тетичних миючих засобів уводять карбоксиметилцелюлозу (КМЦ).

Властивості миючих засобів. Споживчими властивостями ми­ючих засобів є миюча, піноутворююча й антидесорбійна здатність, рН середовища миючої речовини. Миюча здатність — комплекс­ний показник оцінки споживчих властивостей миючих засобів. її визначають за ступенем відновлення білизни забрудненої тканини після однієї чи декількох прань у миючому розчині визначеної кон­систенції. Миюча здатність може бути виражена відношенням білизни (коефіцієнта відображення) випраної тканини до білизни (коефіцієнту відображення) більш незабрудненої тканини (у про­центах). Миюча здатність залежить від поверхневої активності ми­ючої речовини, його здатність емульгувати жирові і масляні за­бруднення, жорткості води, температури, рН середовища й ін.

У м'якій (не утримуючих солей Са, Mg, Fe) воді найбільш ви­соку миючу здатність виявляє жирове мило. Гарну миючу здатність мають первинні алкільсульфати й алкіларільсульфона-ти. Більш низьку миючу здатність мають вторинні алкільсульфа­ти, алкільсульфонати, катіоноактивні, неогенні синтетичні миючі речовини. Зі збільшенням жорсткості води миюча здатність мила може бути втрачена цілком, у той час як у синтетичних миючих речовин вона зменшується лише наполовину, а в присутності еле­ктролітів майже не змінюється.

Піностворююча здатність миючих розчинів характеризується висотою стовпа піни, а також піно стійкістю, тобто відношенням висоти чи об'єму стовпа піни через визначений проміжок часу

після її утворення до первісної висоти стовпа піни. У воді мило утворює більш рясну і стійку піну, ніж синтетичні миючі речови­ни. Кальцієві і магнієві солі, що обумовлюють жорсткість води, помітно знижують піностворюючу здатність. З появою елект­ролітів і алкілоламідів підвищується здатність миючих речовин утворювати рясну і стійку піну у жорсткій воді.

Миючі речовини повинні не тільки видаляти забруднення з поверхні, але й утримувати їх у розчині, перешкоджати повторно­му їх осадженню, тоюто виявляти стабілізуючий ефект. Мила ма­ють високу стабілізуючу дію. Синтетичні миючі речовини виявля­ють порівняно слабку здатність утримувати в миючому розчині забруднення. Дрібні частки забруднення повторно осаджуються на поверхні, що очищається, і тканини після багаторазових прань здобувають сірий відтінок. Для підвищення антиресорбційної здатності миючих речовин вводять різні добавки (КМЦ).

В залежності від виду і кількості нейтральних і лужних солей миючий розчин має різне середовище (рН) — кислу, нейтральну, слабко і сильновапняну. Кисле і нейтральне середовища сприят­ливі для прання виробів з волокон тваринного походження, луж­на — для прання виробів з волокон рослинного походження. Помірне лужне середовище (при додаванні триполофосфата) — для прання тканин зі штучних і синтетичних волокон. У залеж­ності від рН середовища змінюється також миюча здатність ми­ючих речовин. Наприклад, аніоноактивні миючі речовини (мило, алкільсульфати і сульфонати) виявляють миючий ефект лише в лужному і нейтральному середовищі, у кислому середовищі вони самі закріплюються на тканині. Катіоноактивні миючі речовини виявляють миючі дії в нейтральній і слабокислій середовищах. Таке розходження властивостей залежить від характеру заряду розчинених у воді активних частин молекул миючої речовини. Тому характер заряду миючих речовин варто враховувати при виборі миючого засобу для визначених умов прання.

Класифікація миючих засобів

Миючі засоби розділяються за призначенням, консистенцією, видами миючої речовини, вмісту миючої речовини і іншими озна­ками. За призначенням миючі засоби поділяються на господарські, туалетні, спеціальні (медичні, технічні й ін.). За консистенцією розрізняють миючі засоби тверді (кускові, гранульовані, порош­кові), мазеподібні (пасти) і рідкі. Найбільш широке застосування

знайшли порошкові засоби. Зручні миючі засоби у виді гранул і паст. Рідкі засоби легко розчиняються, добре дозуються. Вони ефективні для прання текстильних виробів і миття посуду, автома­шин, скла, тощо. Виготовлення рідких засобів простіше і дешевше (відпадає процес сушіння), вони не порошать, подібно порошкам, легше дозуються. В залежності від виду миючої речовони засоби розподіляють на мила і синтетичні миючі засоби. Вміст миючої ре­човини в засобі коливається від 5 до 85%. Більшість миючих засобів господарського призначення містять (10-75)% миючої речовини.

Мило господарське уявляє собою миючий засіб, основною (ак­тивною) частиною якого є натрієві і калієві солі жирних кислот. Мило господарське підрозділяється за видом вихідного матеріалу, способом виробництва й обробки, консистенцією, змістом миючої речовини. За видом вихідного матеріалу розрізняють мила на ос­нові жирів, жирних кислот і змішаної жирової основи.

У виробництві мил використовують тверді жири тварини (яловичний, баранячий, свинячий і ін.), рідкі рослинні жири (олія соняшникова, бавовняна і ін.), саломас тобто твердий жир, що отриманий гідрогенізацією (насиченням воднем за місцем подвійних зв'язків) рослинних рідких масел, еоапсток (побічний продукт очищення рослинних олій).

Тверді тваринні жири містять більшу кількість насичених жир­них кислот і утворюють при варінні тверді мила, добре розчинні при підвищеній температурі. Додавання твердих жирів рослинно­го походження (пальмове, кокосове й іншіх видів олії) підвищу­ють розчинність мил при кімнатній температурі. Рідкі рослинні жири утворюють мазеподібні мила. Широке застосування жир­них кислот дозволяє легше і впевненно провести миловаріння. Жирні кислоти одержують розщепленням жирів синтетично при окислюванні парафінів і інших нафтопродуктів. Змішана жирова основа може включати жири, жирові відходи (кухонні, стічні), ео­апсток, смоляні і нафтові кислоти. Смоляні кислоти у вигляді каніфолі (каніфольні мила) поліпшують ціноутворення і затриму­ють прогіркання мил. Нафтенові кислоти знижують стійкість піни і твердість мил, роблять його більш розчинним.

За способом виробництва відрізняють мила, що отримані омиленням (варінням) жирової основи і нейтралізацією жирних кислот. Омилення проводять дією водяного розчину їдкого лугу на жирову основу при температурі (100-105) °С. Жирові речови­ни розпадаються на гліцерін і жирну кислоту, що утворюють з

лугом сіль жирної кислоти. Нєйтральзація жирних кислот (кар­бонатне омилення) — економічно більш вигідний спосіб одер­жання мила, тому що прискорюється і спрощується процес утво­рення мила, а в якості лугів використовують більш дешеву соду. За способом обробки відрізняють мила клейові, висолені, шліфо­вані і поліровані. Клейове мило одержують охолодженням про­дукту миловаріння. Воно містить (40...47)% жирних кислот, за­лишки непрореагованих жирів і лугів, гліцерин і інші домішки.

Висолюють мило для вилучення домішок і збільшення утри­мання миючої речовини. Для цього в киплячий мильний клей уводять поварену сіль або каустичну воду. Розчиняючись у воді ці речовини знижують розчинність мила. Мило відокремлюється і більш легше спливає, утворює шар більш концентрованого, так званого ядрового мила. Злите ядрове мило після уварювання й охолодження містить (60...66)% жирних кислот.

При повторному висолюванні одержують більш чисте і світле шліфоване мило. Поліроване мило містить (70...85)% жирних кис­лот і має більш однорідну структуру. Для його одержання мило здрібнюють, перетирають на вальцях, підсушують і пресують у пев­ні форми. За консистенцією відрізняють мило тверде і рідке. Твер­де мило підрозділяють на кускове, порошкове у вигляді стружки.

За вмістом миючої речовини (натрієвих чи калієвих солей жирних, смоляних і нафтенових кислот) мило поділяють на сор­ти. Тверде кускове господарське мило буває 60, 66, 70 і 72%, рідке — 40% — 1-й сорт і 60% — не вищий сорт. Порошкові ми­ла уявляють собою здрібнене і висушене мило (68...82)% чи спо­луки, що містять (10...25)% жирних кислот у суміші з лужними солями (сода кальцінована, тринатрійфосфат, силікат натрію). Жирове мило широко застосовують як миюче. Однак його не можна вважати універсальним, тому що миючий ефект жирового мила виявляється не завжди однаково. Найкращий миючий ефект досягається при концентрації мила в зм'якшеній воді в кількості близько (0, 2...0, 3)% (у 10 л води повинне бути розчи­нено 30 г мила в перерахуванні на безводне). Сильно розчинений розчин мила внаслідок високого ступеня гідролізу має невисоку миючу дію. Жирове мило виявляє миючу дію тільки в луговому середовищі. У кислому середовищі воно легко розкладається з виділенням вільної жирної кислоти, що не має миючої здатності.

У миючому розчині жирове мило частково розкладається во­дою на луг і жирні кислоти, у результаті чого створюється слаб-

ке лужне середовище, що має руйнуючу дію на вовну, шовк, а та­кож тканини зі штучних і синтетичних волокон. При наявності в милі підвищеного змісту вільного (тобто не вступила в реакцію з жиром) лугу тканини руйнуються швидше, тому при пранні та­ких тканин не рекомендується користатися звичайним госпо­дарським милом. Застосування жирового мила найбільше ефек­тивно при нагріванні миючого розчину до (50...70) °С. Підвище­на температура також негативно впливає на міцність виробів з вовни, шовку, штучних і синтетичних волокон. Крім того, знач­на частина (близько 60%) мила при пранні витрачається не про­дуктивно. Невелика частина мила поглинається волокнами і ви­трачається на нейтралізацію кислотності білизни, більш 30% ми­ла витрачається на зм'якшення води, тобто зв'язування кальцієвих і магнієвих солей, що містяться у воді. Нерозчинні сполуки (вапняні мила) що утворюються в наслідок липкості оса­джуються на тканині і придають їй сіро або буровато-сірий відтінок, особливо помітний після сушіння і прасування. Висохле на тканині лугове мило робить її більш твердою і тендітною, помітно знижується гігроскопічність і повітропроникність, знач­но швидше і інтенсивніше тканина забруднюється. Крім того, ці сполуки прискорюють окисне руйнування волокна і барвника, викликаючи зниження міцності тканини і соковитості фарбу­вань. Відмити вапняне мило сутужніше, ніж звичайне забруднен­ня, тому при пранні у твердій воді частина мила витрачається на видалення вапняного мила з поверхні матеріалу що відпирається.

Практично витрати жирового мила при пранні у жорсткій воді збільшується приблизно в три рази в порівнянні з пранням у м'якій воді, а в морській воді жирове мило майже не має миючої здатності. Таким чином, застосування жирового мила у жорсткій воді приведе до непродуктивних витрат і може викликати погіршення якості відпируваних матеріалів..

Синтетичні миючі засоби підрозділяють за призначенням, ви­дам синтетичного миючого речовини, консистенцією. За призна­ченням синтетичні миючі засоби поділяють на 6 підгруп. Засоби для прання виробів з бавовняних і лляних волокон містять (20...40)% миючої речовини (звичайно сульфонола) до 55% луж­них солей (трипіліфосфата, соди кальцінованої, силікату натрію), (10... 15)% сульфату натрію, невелику кількість запашних речо­вин (віддушки), відбілюючих речовин і карбоксиметилцелюлози. Ці засоби утворюють сильнолужні миючі розчини (рН = 10... 11);

можуть бути порошкові, рідкі й у виді паст різних найменувань. Розроблені рецептури трьох типів засобів для прання виробів з бавовняних і лляних волокон: кольорових, вибільних (містять (10... 12)% перекісного відбішовача), для прання в пральних ма­шинах (містять підвищену кількість миючої речовини).

Засоби для прання виробів з вовняних і шовкових волокон містять 36% алькільсульфата, до 55% нейтральних солей (сульфа­ту натрію), невелику кількість лужних електролітів, відбілювачів, віддушки. У миючому розчині ці засоби створюють середовище, близьке до нейтрального (рН=7, 3...8, 5). Засоби для прання ви­робів із синтетичних волокон також утворюють середовище, близьке до нейтрального. По сполуці вони нагадують засоби призначені для прання вовняних і шовкових тканин, але містять підвищену кількість карбоксиметилцелюлози й електролітів. За­соби для прання виробів з вовни, шовку і синтетичних волокон звичайно не містять активних лугів типу карбонатів і силікатів натрію. Помірно лужні солі (фосфат, тріполіфосфат, динатрійфо-сфат) при невисокій температурі прання не мають шкідливого впливу на вироби.

Універсальні засоби рекомендують для прання виробів з рос­линних, тваринних і хімічних волокон. Ці засоби не містять силь-нолужних солей (соди кальцинованої), у результаті чого миючий розчин має помірно лужну реакцію (рН 8...9, 5). Універсальні за­соби бувають без відбілювачів (звичайного типу) і з перекисним відбілювачем. Засоби для замочування і попереднього прання містять невелику кількість миючої речовини (до 15%) і помірно 45% лужних електролітів. Відбілювачі і віддушки в них не вво­дять. Засоби для миття посуду, раковин, ванн і інших предметів домашнього побуту уявляють собою сполуки, що добре змочу­ють поверхні, мають високу емульгуючу і піноутворюючу здатність. Ці засоби звичайно взаємодіють із забрудненнями на очищаємій поверхні. До складу засобів входять миючі речовини (синтетичні і мила), органічні розчинники, лужні й інші хімічні сполуки.

Засоби для миття скла (віконного, дзеркал, кришталю) утри­мують додатково відновшовач блиску (барвники типу метилен голубий). Засоби для миття (очищення) килимів, оббивки меблів, штучного хутра, шкіри містять компоненти, що сприяють утво­ренню рясної піни, що обволікає і розм'якшує забруднення, при вилученні піни відокремлюються і забруднення, а виріб не всти-

гає промокнути. Засоби для миття посуду, ванн і раковин можуть містити також антисептики, що мають бактерицидні властивості. За консистенцією відрізняють синтетичні миючі засоби: по­рошкові, рідкі і пасти. Найбільш поширені порошкові засоби. Найменування синтетичних миючих засобів, як правило, не виз­начають їхнього призначення і властивостей, а є довільними. До­статок назв не завжди виправдано. Багато засобів, незважаючи на різні найменування, незначно відрізняються за сполуками і миючою здатністю. У зв'язку з цим розроблено типові рецептури для засобів різного призначення.

Синтетичні миючі засоби — високоефективні миючі препара­ти. У порівнянні з жировим милом виробництво синтетичних ми­ючих речовин засновано на дешевій сировині — продуктах пере­робки парафіну, нафти і газів. Випуск різноманітного асортимен­ту синтетичних миючих речовин дозволяє економити кошти з урахуванням властивостей відпираємих виробів і характеру жор­сткості води. Синтетичні миючі засоби легко дозуються, добре розчиняються у воді при кімнатній температурі, не вимагають попереднього пом'якшення води і добре відмивають забруднен­ня у воді будь-якої жорсткості у тому числі і морській. Синте­тичні миючі засоби виявляють миючу дію при порівняно низькій температурі (20...30) °С, добре відмивають тканину в нейтраль­ному, кислому і лужному середовищі, але самі не підвищують лужності розчину. У результаті добре зберігається свіжість фар­бування і зменшується знос тканин.

Прання синтетичними миючими засобами менш трудомістке в порівнянні з милом. Значно нижче і витрата їх при досягненні однакового миючого ефекту з жировим милом. Так, при вжи­ванні жирового мила найкраща концентрація миючого розчину в м'якій воді (0,2...0,3)%, а синтетичних миючих препаратів (0,05...0, 2)%.

Однак синтетичні засоби, що містять у якості миючих речо­вин алькильрильсульфонати, викликають роздратування шкіри обличчя і рук. Деякі сульфоноли важко біозасвоювані, тобто не розкладаються бактеріями до простих, легко засвоюваних і нешкідливих продуктів. Вони забруднюють водойми і виклика­ють загибель тваринних і рослинних організмів. У нас випуска­ють переважно біозасвоювані (біологічно м'які) синтетичні ми­ючі речовини.