Синтетические моющие вещества

Средства  для стирки хлопчатобумажных и льняных  тканей имеют рН 1%-ного раствора 10-11,5 %. Приготовляют преимущественно из алкиларилсульфонатов, добавляя в некоторые СМС также и алкилсульфаты и алкилсульфонаты. В состав этих средств входят карбоксиметилцеллюлоза, алкилоламиды, триполифосфат натрия и до 10-15% кальцинированной соды. Помимо классических компонентов в их состав вводится до 10-15 % отбеливателей. Ассортимент данных средств не столь разнообразен, как СМС универсального назначения («Лебедь», «Детский» и др.).

Средства  для туалетных целей готовят  на основе вторичных алкилсульфатов. В них добавляются также спирт, глицерин, отдушки и др.

Средства  для посуды, инвентаря, домашней утвари представляют собой очень обширную группу синтетических моющих средств. По назначению они подразделяются на средства для мытья посуды, средства для мытья стекол (окон и зеркал), средства для чистки раковин, газовых  плит и т.д. Они выпускаются различной консистенции: жидкие, геле-, пастообразные, сыпучие. Могут иметь различные ароматические добавки. Марочный ассортимент данной продукции весьма широк и многообразен: средства для мытья посуды - «Fairy», «Пемолюкс» и др.; средства для мытья окон - «Секунда», «Истра» и т.д.; универсальные СМС - «Чипо», «Cillit» и т.д.

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 

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 (10С), так как процесс сульфирования протекает с большим выделением тепла;

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

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.