Изучение эффективности стиральных порошков при различных условиях стирки

В принципе, на этом можно  было бы и остановиться, если бы во всем мире не существовало устойчивой тенденции  к уменьшению температуры стирки. Появилась она благодаря как  широкому распространению и популярности синтетических тканей и окрашенного  текстиля (верхний предел температуры  стирки столь деликатных материалов зачастую ограничен 30-40°С), так и  необходимости понизить затраты  электроэнергии, то есть температуру  и время стирки. Практика показывает, что большая часть стирок проводится при температуре от 30 до 60°С. Кислородосодержащие  же отбеливатели начинают эффективно работать с 80°С и при низких температурах сами по себе малоэффективны. Казалось бы, отбеливать деликатные ткани им практически невозможно. Но, благодаря современным разработкам, эта проблема стала решаема. Лучше всего с данной задачей справляются составы, которые реагируют с пероксоионами в растворе с образованием промежуточных соединений, более активных при низкотемпературном отбеливании. Речь идет о введении в CMC активатора отбеливания. На данный момент из всех существующих активаторов лучшим признан ТАЭД, сочетающий в себе оптимальное соотношение «цена/качество». Его применение в составе CMC позволяет добиться желанного результата при низкотемпературной стирке.

Хлорсодержащие  отбеливатели

Действующее вещество хлорсодержащих отбеливателей – это гипохлорит натрия или кальция, а сами отбеливатели знакомы нам давным-давно. Самым  популярным хлорным отбеливателем  является «Белизна», которую сегодня  на территории России выпускают порядка 30 заводов бытовой химии. Некоторые  производители дают фирменные наименования средствам с аналогичным составом, например, ACE (Procter&Gamble). Все хлорсодержащие отбеливатели имеют жидкую форму выпуска. Эти средства имеют неоспоримые достоинства – стоят дешево, эффективно отбеливают и дезинфицируют ткани, могут использоваться для стирки и дезинфекции поверхностей (кафельная плитка, пол). Однако они весьма агрессивны – негативно воздействуют и на кожу рук, и на ткани, снижая их прочность, токсичны и применимы только для белых тканей, при попадании на цветные – либо выедают краску, либо оставляют пятно самого неожиданного цвета. Тем не менее большинство хозяек по-прежнему использует именно «Белизну» – этот факт подтвержден статистическими данными: на 4,5 л хлорсодержащего отбеливателя приходится всего лишь 1 л отбеливателя без хлора.

Кислородсодержащие  отбеливатели

Действующее вещество «отбеливателей без хлора» – это «активный  кислород», точнее сильные окислители, например, перкарбонат натрия или перборат натрия. Самым ярким и активно рекламирующимся представителем этой группы средств является Vanish. Причем он имеет две формы выпуска: жидкую и порошкообразную. Считается, что кислородсодержащие отбеливатели действуют более мягко, обеспечивая сохранность тканей, могут использоваться для цветных тканей. Мы не беремся утверждать обратное, но позволим себе заметить, что окислительный процесс, происходящий при отбеливании, не может не влиять негативно на саму ткань.

Отдельно остановимся  на температуре действия кислородсодержащих отбеливателей. Часть их них эффективна уже при 40°С («АСЕ био+кислород», «Бос-плюс»), в основном за счет дополнительных моющих добавок; другие – только при высокой температуре 60–100°С (Vanish Oxi Action, российские «Дакси», «Лебедь», «Персоль»). Некоторые эффективны при температуре от 40 до 90°С: Vanish Stain Remover, Snow Whiter, Neon (Reflect). В наиболее простых кислородсодержащих отбеливателях (пероксидных), например, «Персоль» (очень популярное средство, также выпускается большим числом российских производителей), кислород выделяется при температуре 80–90°С (изделия необходимо кипятить). Выделяющийся при нагревании кислород окисляет и обесцвечивает загрязнения. Кипячение с таким отбеливателем практически не уменьшает яркость красок разноцветных хлопковых и льняных тканей. Перечисленные выше средства выпускаются в виде порошков. Сегодня рынок предлагает достаточно широкий ассортимент и жидких кислородсодержащих отбеливателей зарубежного производства (Clorox, Vanish, OXI Tricks 3 in 1), а также много средств российского производства. Практически все кислородсодержащие отбеливатели можно применять для цветных тканей. Большая часть не предназначена для шерсти и шелка, поэтому перед применением следует внимательно прочесть инструкцию. Также в инструкции нужно уточнить, как следует использовать: совместно с порошком во время стирки или после стирки и тщательного полоскания. Сушить белье после стирки рекомендуется при ярком солнечном свете, так как при воздействии ультрафиолетового излучения из небольшого количества воды (содержащейся в белье) выделяется активный кислород, способствующий отбеливанию тканей. С точки зрения химии процессы, происходящие при применении обоих перечисленных типов отбеливателей относятся к так называемым окислительным реакциям, при которых происходит окисление молекул красящего вещества, что сопровождается обесцвечиванием. При этом используются сильные окислители, которые при отбеливании действуют и на ткань. Существует иной метод отбеливания, основанный на восстановительной реакции. В этом случае активной цветоразрушающей субстанцией является гидросульфит или дитионит натрия. Результат отбеливания в этом случае определяется температурой стирки и продолжительностью воздействия на ткань. По такой технологии работают отбеливатели, выпускаемые под торговой маркой K2r. По утверждению производителей, нагрузка на волокна ткани при использовании отбеливателя этого типа соответствует нормальному процессу стирки.

Оптические отбеливатели

Но существует еще один важный момент в деле достижения идеальной  белизны. У нашего зрения есть характерная  особенность: глаза воспринимают белый  цвет любого предмета еще более ярко-белым  только тогда, когда он имеет голубой  оттенок. Любой другой оттенок способен приглушить белую окраску. Для того чтобы этого избежать, в состав большинства современных порошков вводятся оптические отбеливатели, оседающие  на ткани при стирке. Это флуоресцирующие  вещества, называемые также «белыми  красителями». Они поглощают свет в ультрафиолетовой части спектра  и излучают его в голубой. Таким  образом они уничтожают желтизну, которая возникает у изделий из растительных, животных и синтетических волокон после химического отбеливания. В итоге белье приобретает яркость и белизну, его не нужно подсинивать. 
 Следует отметить, что наличие оптического отбеливателя в составе порошков для детского белья нежелательно. Ведь задача оптического отбеливателя - остаться на одежде, и никакое полоскание его не удалит. А это может вызвать раздражение кожи малыша.

После нескольких стирок изделия  из белых тканей желтеют или сереют. Для устранения появляющихся оттенков и вводят в синтетические моющие средства оптические отбеливатели. Их действие заключается в том, что  они поглощают ультрафиолетовый свет (с длиной волны ~360 нм) и вновь испускают поглощенную энергию путем флуоресценции в синей области видимого спектра (при 430...440 нм). Возникающее при этом «посинение» изделия компенсирует пожелтение и делает изделие визуально более белым. Действие оптических отбеливателей напоминает действие синьки, с давних пор использовавшейся при полоскании белья после стирки. Бытовая синька или ультрамарин – природный минерал лазурит, называемый также ляпис-лазурью. В монолитном виде он используется как поделочный камень, а его очень тонкий порошок в далеком прошлом применялся в качестве синьки. В 1828 г. ультрамарин был получен искусственно в лабораторных условиях. Для этого смесь каолина, соды и серы прокаливалась в сильной струе воздуха. Состав ультрамарина выражают формулой Na₆Al₄Si₆S₄O₂₄, однако его строение до сих пор не выяснено. Заменителем ультрамарина в быту является порошок белой глины (каолина) или мела с предварительно нанесенным на их поверхность органическими красителями синего цвета (органические синьки).

Отбеливающие ферменты [20]

Пятна белковых веществ и  крови трудно отстирываются и  плохо обесцвечиваются химическими  отбеливателями. Для их устранения применяют специальные ферменты, которые вводят в качестве добавки  к моющим системам. Ферменты действуют  при замачивании изделий в  холодной воде перед стиркой горячей  водой. Однако они могут быть эффективны и непосредственно в процессе стирки.

Это загадочное слово  «энзимы»…

Энзимы - белки, состоящие  из более 20 основных аминокислот, каждая из которых имеет свой уникальный состав, что обуславливает удаление трудновыводимых биозагрязнений. В моющих средствах бытового назначения, как правило, используют следующие классы энзимов.

Производители, которые гонятся  за дешевизной, предпочитают использовать однокомпонентные, то есть односторонне направленные энзимы, способные бороться лишь с одним видом загрязнений. Отличительная особенность современных  эффективных CMC - в использовании  смеси различных энзимов (амилазы, протеазы, липазы, целлюлазы), которые, работая совместно, способны убирать загрязнения в комплексе и восстанавливать цвет тканей.

Протеазы - щелочные энзимы - способствуют удалению загрязнений, содержащих белок: например, травы, крови, слизи, а также разнообразных пищевых продуктов, таких как яйца и подливки. Перечисленные вещества почти нерастворимы в воде и имеют тенденцию прилипать к поверхностям тканей и других материалов. Протеаза гидролизует белок, входящий в состав загрязнений, с образованием пептидов, которые легко растворяются или диспергируются в моющем растворе. Энзимы, входящие в состав порошка, способствуют расщеплению грязи белкового происхождения и так же успешно, хотя и постепенно, разрушают шелковые и шерстяные волокна.

Амилазы облегчают удаление крахмалосодержащих пятен, например, от макаронных изделий, картофеля, шоколада, детского питания и т.д. Высохший крахмал с трудом удаляется при средних и низких температурах стирки, особенно при использовании моющих средств, обладающих средней щелочностью. Крахмал прилипает к поверхности ткани, играя роль клея для других компонентов загрязнений. Амилаза гидролизует крахмал в декстрины и сахара, которые легко растворяются в моющем растворе.

Липазы облегчают удаление загрязнений на основе жиров и масел, оставляемых жирной пищей и продуктами выделения кожи человека. Поскольку нерастворимые белки, крахмалы, жиры и масла прочно «въедаются» в ткани, удаление этих веществ с помощью энзимов повышает общую эффективность моющего средства.

Кератиназы удаляют остатки отмерших чешуек кожи.

Целлюлазы освежают цвет ткани, удаляют инкрустированные частицы загрязнений, уменьшают тенденцию к пилингу, сохраняют белизну ткани, обладают смягчающим действием и устраняют микроволокна (катышки), образующиеся при стирке и носке и препятствуют их повторному появлению. Такое действие обуславливается селективным гидролизом наружного слоя хлопкового волокна, приводящим к удалению выступающих из него микроволокон. Эти микроволокна образуются за счет повторяющейся носки и стирки ткани. Удаляя их, целлюлаза восстанавливает гладкость поверхности ткани.

Энзимы бывают в виде порошка, гранул, в том числе окрашенных, и жидкости с различной активностью. В промышленности широко используются гранулированные ферменты, в том  числе смеси двух-трех энзимов. Такая форма позволяет повысить срок годности продукта, простоту и точность дозировки, снизить до минимума риск загрязнения окружающей среды, обеспечить максимальную безопасность при работе. Энзимы производятся непатогенными микроорганизмами с соблюдением всех санитарно-гигиенических правил и классифицируются как нетоксичные вещества. При разработке рецептуры моющего средства выбор того или иного энзима обусловлен прежде всего предполагаемой направленностью действия моющего средства, его ионной силой, температурой применения, рН моющего раствора, содержанием окислителя, видом используемых наполнителей и ПАВами. Нашли применение ферменты и в моющих средствах для посуды. В посудомоечных машинах, оснащенных программой «БИО», предполагается использование моющих средств с биодобавками.

Большое содержание химического  отбеливания тормозит действие энзимов вплоть до полного нивелирования воздействия последних, энзимы могут просто-напросто разрушиться.

Не убивайте энзимы! На сегодняшний  день существуют энзимы, эффективные  и при высоких температурах, но все-таки большинство из них работают при средней температуре (40-50 градусов), а при повышении погибают. Помните  об этом!

Соли жесткости

"Жесткость" и в  прямом, и в переносном смысле  всегда означает дискомфорт: на  жестком стуле неудобно сидеть, а человек с жестким характером  неприятен в общении. Если вода  жесткая, то она нехороша для  стирки и мытья. Почему? Дело  в том, что такая вода содержит  повышенное количество солей  кальция, магния, железа. Эти соли (гидрокарбонаты, сульфаты, хлориды)  принято называть солями жесткости.  Соли жесткости, а точнее их  катионы Ca²⁺, Mg²⁺, Fe³⁺ реагируют с анионами жирных кислот, входящими в состав мыла, и образуют малорастворимые соединения, такие как Ca(C₁₇H₃₅COO)₂ и др. Эти осадки забивают поры ткани, делая ее грубой и неэластичной; она перестает пропускать воздух и влагу. Портится и внешний вид изделия: ткань приобретает серо-желтый оттенок, блекнут краски рисунка. Осевшие на ткани "известковые мыла" лишают ее прочности.

Ясно, что природную воду с солями жесткости надо "умягчать". Чтобы избавиться от примеси гидрокарбоната кальция в воде, следует добавить соду или щелочь или прокипятить  жесткую воду. Происходящая между  щелочными реагентами и кислой солью -- гидрокарбонатом кальция химическая реакция приведет к осаждению карбоната кальция. При кипячении гидрокарбонат кальция разрушается, выделяя осадок карбоната кальция и углекислый газ.

Эти способы подготовки и  умягчения воды обязательно связаны  с выделением осадка, по составу  схожего с накипью внутри чайника, а это неудобно. Другое дело, если добавить в воду соль триполифосфат натрия. Анионы этой соли связывают катионы солей жесткости в прочные и хорошо растворимые в воде комплексы, и тем самым устраняется помеха стирке и мытью.

Если для стирки используются синтетические стиральные порошки  сульфатного или сульфонатного типа, проблема решается сама собой: эти СМС не образуют малорастворимых в воде солей кальция и магния, следовательно, их можно применять в жесткой и даже в морской воде.

В любой воде присутствуют различные соли, в основном кальция  и магния, в растворенном состоянии. Некоторые ПАВы и карбонатионы способны образовывать с ними нерастворимые соединения, которые в процессе стирки оседают на ткани, вследствие чего материал становится жестким, да и полоскание затрудняется. Для связывания солей жесткости в состав CMC вводят специальные добавки – комплексообразователи: полифосфаты, трилон Б и другие соли. Преимущество порошков, в отличие от обычного мыла, заключается в том, что их кальциевые соли водорастворимы, а потому CMC не утрачивают моющее действие и в жесткой воде. При применении упомянутых компонентов белье после многократных стирок не сереет. Дело в том, что к потере белизны ткани приводят осевшие на ней соли жесткости, чьи кристаллы закрывают частицы оптического отбеливателя. При высоких значениях инкрустации ткань не только приобретает серый цвет, но и становится жесткой на ощупь, а также быстро изнашивается. С этой проблемой превосходно справляется основной комплексообразователь, применяемый в современных CMC, - триполифосфат натрия. Он образует комплексные соли с ионами кальция, предотвращая отложение осадка на ткани и на нагревательном элементе стиральной машины. Пожалуй, именно он наиболее эффективно способен бороться с инкрустацией. Кроме того, благодаря триполифосфату натрия порошки, предназначенные для использования в автоматических стиральных машинах, обретают свои основополагающие свойства: предотвращают отложения солей жесткости на нагревательных элементах и барабане стиральной машины, препятствуют перерасходу электроэнергии и поломкам.