Изучение эффективности стиральных порошков при различных условиях стирки

Основной составной частью шерсти и шелка являются фибриллярные (волокнистые) белки - фиброин и кератин. Они содержат в основном б-аминокислоты с короткими боковыми цепями. Водородные связи возникают между различными полипептидными цепями и стабилизируют так называемую структуру складчатого листа.

Рис. 5. Структура складчатого листа

С развитием химической промышленности, появились новые материалы. Иногда их добавляют к традиционным материалам, чтобы изменить их свойства (к лучшему, разумеется). А иногда они служат самостоятельным материалом для создания верхней одежды.

Химические текстильные волокна. Волокнистые материалы, не встречающиеся в природе, называются «химическими волокнами». При этом за волокнами, полученными на заводах из природных материалов, сохраняется термин «искусственные волокна», а волокна, изготовленные из синтетических материалов, называются синтетическими.

Искусственные волокна получают из природных полимерных материалов путем той или иной их модификации, в результате которой окончательное волокно, используемое в текстильной промышленности, отличается от всех натуральных волокон. (Натуральный полимер - это материал с большими молекулами, образованными из многочисленных одинаковых «мономерных» частей. Хлопок и древесная масса, например, состоят в основном из целлюлозы - полимера, молекула которого представляет собой длинную цепь из 2000-4000 молекул глюкозы C₆H₁₀O₅.) В качестве примера искусственных химических волокон можно привести вискозные и ацетатные волокна, сырьем в производстве которых служит хлопковый пух или древесная масса.

Вискоза - целлюлоза, обработанная сероуглеродом и гидроксидом натрия. Из вискозного волокна создают ткани напоминающие шелк, хлопок и даже шерсть и лен. Изделия из вискозы хорошо поглощают влагу, но в мокром состоянии теряют прочность. Поэтому требуют особо бережной стирки при температуре 30-40 градусов и их не выкручивают. Гладят их как шелк.

Синтетические химические волокна получают из полимеров, не существующих в готовом виде в природе. Их синтезируют путем полимеризации, при которой химические звенья малой молекулярной массы соединяются в длинные полимерные цепи с очень большой молекулярной массой. Синтетических полимеров очень много, и во всем мире насчитывается более тысячи фирменных названий различных синтетических волокон.

Трикотаж

Особое место в нашем гардеробе занимает одежда из трикотажа. Особенность трикотажа в том, что его полотно не ткут, а вяжут. Пряжа может быть шерстяной, хлопчатобумажной, вискозной и т.д. Натуральное волокно хорошо впитывает влагу и пропускает воздух. Хлопчатобумажный трикотаж мягок и прочен. Шерстяной трикотаж более эластичен, чем хлопчатобумажный или вискозный и хорошо держит форму. Синтетический трикотаж (нейлон, полиэстер, акрил) прекрасно стирается в машине, не мнется, не впитывает влагу, поэтому быстро сохнет. Недостатком его можно считать тот факт, что он не пропускает воздух и электризуется. Часто трикотажное полотно вяжется из смешанных нитей. Качество трикотажа зависит от качества пряжи, вида плетения, плотности вязания. Нередко на трикотажных вещах образуются катышки. Происходит это из-за добавления синтетических материалов, слабо закрученных нитей, длинных нитяных протяжек при вязании полотна, из-за неправильного ухода за вещью. Чем большей эластичностью обладает полотно, тем больше оно скатывается. Особенно «любят» катышки образовываться на трикотаже из объемной пряжи. Сидят они прочно. Но с натуральных волокон их можно легко оторвать. С синтетических изделий их просто срезают маленькими ножницами. Основное правило ухода за одеждой из трикотажа - чем крупнее петли, тем большей осторожности она требует. (Петлю можно зацепить перстнем, ногтем и т.д.)

Стирать трикотаж можно, желательно вручную в теплой воде, не тереть и не выкручивать. При стирке в горячей воде трикотажные изделия садятся и деформируются. А если их тереть, то на них появляются катышки. Не стоит их также замачивать. Если стирать в стиральной машине, то в режиме деликатной стирки. Сушить желательно в расправленном виде на махровом полотенце (чтобы оно впитывало влагу). Гладить трикотаж можно по направлению петель при температуре, соответствующей составу волокон. Одежду из высококачественного шерстяного трикотажа лучше всего сдать в химчистку - получишь и чистую и выглаженную.

Мембранные ткани

Со временем одежда из мембранных тканей засоряется выделениями потовых и сальных желез, от чего ухудшаются свойства этих тканей. Они требуют строго соблюдения инструкций по уходу и хранению. Так стиральный порошок может забить поры мембраны, и вещь потеряет способность выпускать влагу. Небольшие загрязнения желательно замыть в теплой воде со специальными моющими средствами или обычным шампунем или жидким мылом. Сушить в расправленном виде при комнатной температуре на махровом полотенце. Гладить можно только со стороны подкладки минимально нагретым утюгом.

Водоотталкивающие ткани

Одежда из водоотталкивающих тканей требует ухода, как и из мембранных. Стирать ее желательно как можно реже, т.к. при стирке она теряет свои водозащитные свойства. Для восстановления водоотталкивающих свойств одежды используются специальные пропитки в виде жидкостей и аэрозолей. Причем, для разных видов материалов существуют различные специальные средства. Но перед использованием любого из них, вещь необходимо постирать или почистить (соединение с грязью может полностью разрушить покрытие). Гладить разрешается только со стороны подкладки теплым утюгом. 

Синтепон

Синтепон призван заменить натуральный пух в нашей одежде. В отличие от натурального пуха, его можно стирать как вручную, так и в стиральной машине в режиме деликатной стирки при температуре 30 градусов. Сохнет он быстро. При необходимости его можно гладить слегка нагретым утюгом.

Научиться распознавать волокна разных типов нетрудно. Обычно, чтобы определить состав волокна, бывает достаточно поджечь нитку ткани. Сухие хлопчатобумажные и льняные нити горят быстро, с запахом жженой бумаги или фитиля и образуют золу серо-белого цвета. Вискоза и искусственный шелк горят медленнее, но с таким же запахом. Еще медленнее сгорают шерсть и натуральный шелк, причем на этот раз вы ощутите характерный запах паленых перьев; зола от сгоревших шерсти или натурального шелка черного цвета. А синтетические волокна при нагревании плавятся и образуют твердый спекшийся шарик.

Если результат пробы на сгорание вызывает сомнение и вы хотите окончательно убедиться в растительном или животном происхождении ткани, трикотажа, ниток или пряжи, попробуйте исследовать волокно химическими методами. Для этого опустите нитку в стакан с горячей 10%-й щелочью (10 г каустической соды -- гидроксида натрия NaOH на 90 мл воды). Будьте осторожны! Особенно берегите глаза и кожу рук! В горячем растворе щелочи шерсть и натуральный шелк растворятся без остатка. Если в стакане появился осадок, вы имеете дело с волокном растительного происхождения ( хлопком или льном. Синтетические материалы обычно бывают более стойки к обработке химическими реактивами (поэтому из них часто шьют спецодежду).

Состав порошков

А теперь давайте разберемся, какие компоненты входят в состав порошков, а также какова роль каждого из них в удалении того или иного загрязнения [14-16].

ПАВ

Удаление общего пигментно-масляного загрязнения обеспечивают ПАВ (поверхностно-активные вещества), благодаря которым происходит смачивание ткани моющим раствором, они также ослабляют связь загрязнений с тканью, стабилизируют удаленные загрязнения в растворе. "Удерживают" загрязнения в растворе антиресорбенты, препятствуя их повторному осаждению на ткань.

Действие ПАВ усиливают комплексообразователи, которые еще и устраняют жесткость воды, смягчают ткани после стирки. Нельзя не упомянуть и о щелочах (сода, карбонат натрия и т.д.), которые поднимают уровень pH, усиливая эффективность воздействия ПАВ на жировые пятна.

Если попытаться дать определение, то мытьем можно назвать очистку загрязненной поверхности жидкостью, содержащей моющее вещество или систему моющих веществ. В качестве жидкости в быту используют главным образом воду. Хорошая моющая система должна выполнять двойную функцию: удалять загрязнение с очищаемой поверхности и переводить его в водный раствор. Значит, моющее средство также должно обладать двойной функцией: способностью взаимодействовать с загрязняющим веществом и переводить его в воду или водный раствор. Следовательно, молекула моющего вещества должна иметь гидрофобную и гидрофильную части. Фобос - по-гречески означает страх, боязнь. Значит, гидрофобность означает боящийся, избегающий воду. Филео - по-гречески - люблю, а гидрофильность - любящий, удерживающий воду. Гидрофобная часть молекулы моющего вещества обладает способностью взаимодействовать с поверхностью гидрофобного загрязняющего вещества. Гидрофильная часть моющего вещества взаимодействует с водой, проникает в воду и увлекает с собой частицу загрязняющего вещества, присоединенную к гидрофобному концу.

Таким образом, моющие вещества должны обладать способностью адсорбироваться на пограничной поверхности, т.е. обладать поверхностной активностью. Их называют поверхностно-активными веществами (ПАВ).

Соли тяжелых карбоновых кислот, например CH₃(CH₂)₁₄COONa, являются типичными поверхностно-активными веществами. Они содержат гидрофильную часть (в данном случае - карбоксильную группу) и гидрофобную часть (углеводородный радикал).

Животные жиры - древнее и весьма ценное сырье мыловаренной промышленности. Они содержат до 40% (насыщенных) жирных кислот. Искусственные, т.е. синтетические, жирные кислоты получают из парафина нефти каталитическим окислением кислородом воздуха. В упрощенном виде реакцию можно описать следующим уравнением:

CH₃(CH₂)mCH₂ - CH₂(CH₂)nCH₃ + 2,5O₂
v
CH₃(CH₂)mCOOH + CH₃(CH₂)nCOOH + H₂О

Вообще говоря, для стирки можно использовать разные средства: в каких-то случаях подойдет и мыло, и сода, и стиральный порошок (а в полном отрыве от цивилизации можно попробовать стирку с древесной золой, которая , как известно, подщелачивает воду). Главное, чтобы выбранное моющее средство более или менее успешно выполняло две функции:

Ш удаление частиц грязи с очищаемой поверхности и

Ш перенос их в раствор.

Для этого мыло или стиральный порошок должны содержать в своем составе моющие вещества с молекулами-"смывателями", имеющими гидрофобную ("водоотталкивающую") и гидрофильную ("водолюбивую") части. Первая будет взаимодействовать с поверхностью загрязненной ткани, а вторая -- с водой; частицы грязи перейдут в водный раствор вместе с моющими веществами. Такие вещества и получили название поверхностно-активных (ПАВ). Типичные и самые распространенные ПАВ ( это соли карбоновых кислот.

Такие соли с общей формулой CH₃(CH₂)_nCOONa содержат гидрофильную (карбоксильную группу COO^--) и гидрофобную (углеводородный радикал СH₃(CH₂)_n--) части. Тем, кто забыл школьную химию, напомним, что карбоновые кислоты состава CH₃(CH₂)_nCOOH входят, например, в состав животных и растительных жиров. Химики называют мылами соли высших жирных кислот, включающие ионы щелочных металлов - прежде всего, стеарат, пальмитат и олеат натрия, т. е. натриевые соли стеариновой, пальмитиновой и олеиновой кислот.

Эти жирные кислоты широко распространены в природе. Они являются главной составной частью многих жиров растительного и животного происхождения. Однако в жирах они содержатся не в свободном состоянии, а в виде сложных эфиров с трехатомным спиртом - пропантриолом, который обычно называют глицерином. Вообще жиры представляют собой сложные эфиры жирных кислот и глицерина. Их строение отражается приведенной ниже формулой. Очень давно люди научились расщеплять жиры путем кипячения с растворами щелочей. Этот процесс осуществляется по следующему уравнению:

Способы изготовления самого распространенного ПАВ -- мыла были известны уже в глубокой древности и описаны в "Естественной истории" Плиния Старшего (23--79 гг. н. э., Рим), включая даже различия в получении твердого мыла (использовалась сода - карбонат натрия, и мыло содержало катионы натрия) и жидкого мыла (вместо соды применяли поташ - карбонат калия). Источником жирных кислот служили сало и растительное масло. Особенно славилось, начиная с IX и вплоть до начала XX века, марсельское мыло на основе оливкового масла.

Сейчас для производства мыла используют не только растительные и животные жиры, но и синтетические жирные кислоты, получаемые из продуктов переработки нефти, а также канифоль (смесь смоляных кислот из сока хвойных деревьев -- "живицы"). Высшие сорта мыла варят на природном сырье -- кокосовом и пальмовом масле. В хозяйственное мыло, как правило, вводят наполнители -- соли, которые в воде подвергаются гидролизу и создают щелочную среду (например, карбонат натрия, тетраборат натрия -- бура, метасиликат натрия, триполифосфат натрия). Другой тип наполнителей помогает пенообразованию -- это клеи и крахмал.

Мытье и стирка - сложные физико-химические процессы.

Действие моющих веществ направлено на то, чтобы обеспечить как можно более полное удаление загрязнений, например жира, с поверхности раздела между тканью и моющей жидкостью. Эффективность моющего средства зависит от нескольких факторов.

· Во-первых, существенную роль играет способность переносить грязевые частицы, которая, в основном, определяется поверхностными явлениями, связанными с электростатическим взаимодействием между частицами загрязнений и образуемой пеной.

· Во-вторых, имеет значение и эмульгирующая способность, то есть способность дробить загрязнения, например, капельки жира, на мельчайшие частицы, равномерно распределенные в воде. Это свойство моющего средства тоже обусловлено поверхностными явлениями, преимущественно электростатической природы.

· Наконец, особенно важна способность моющей жидкости к смачиванию ткани, потому что для удаления загрязнений жидкость должна проникать в мельчайшие зазоры между загрязнениями и поверхностью ткани.

Рис.6. Принцип действия ПАВ

Так, щелочная реакция обычных мыл вредна для волокон, состоящих преимущественно из белков (например, для шерсти). Кроме того, эти мыла плохо моют в жесткой воде, содержащей растворенные соли щелочноземельных металлов. В этих условиях они образуют нерастворимые, так называемые известковые мыла, которые не только препятствуют стирке, но и оседают на тканях нерастворимым слоем.

В этом отношении и по некоторым другим свойствам преимуществами по сравнению с мылами обладают новые синтетические моющие средства. Многие из них представляют собой смеси солей органических сульфокислот с конденсированными фосфатами, а также полиборатами.

Мыльные пузыри сохраняются достаточно долго, если нет испарения. Происходит это потому, что молекулы мыла, гидрофильными (имеющими сродство к воде) концами направлены внутрь, а гидрофобными (инертными) наружу, создавая нейтральную оболочку. Эта оболочка ограждает воду и мешает испарению. Пузыри, сохраняемые в очень влажном воздухе, чтобы исключить испарение, существуют ещё дольше, рекордный срок их жизни- несколько месяцев [17]. Раствор для мыльных пузырей приготовим из жидкого мыла, которое смешаем с холодной дистиллированной водой и куда через несколько часов добавим несколько капель пропантриола (глицерина) [18]

И ещё [19]:

Добавление к калиевому мылу избытка стеариновой кислоты способствует образованию устойчивой пены. Такая композиция используется для приготовления кремов для бритья. Это из энциклопедии юного химика.
Обобщая вышесказанное, обращаю Ваше внимание на рецептуру приготовления, ибо она имеет первостепенное значение.

1. Вода должна быть дистиллированная.

2.Мыло должно быть калийное, оно же жидкое, оно же шампунь.

3.Глицерин добавлять через несколько часов.

4.Влажность в помещении, где пускаются пузыри должна быть высокая (чем больше, тем дольше срок жизни пузырей).

5. Ну это, в качестве предположения- добавьте в раствор стеариновой кислоты (немного).

Отбеливатели

Следующая по важности (после удаления общего пигментно-масляного загрязнения) характеристика порошка - это отбеливающая способность, которая проявляется непосредственно в отбеливании тканей, в возможности удаления пятен растительного происхождения (например, травы, зелени), освежении цвета, дезинфекции тканей.

О том, что отбеливание при помощи хлора вредно не только для ткани, но и для здоровья, знает сегодня, пожалуй, каждый. На смену хлоросодержащим отбеливателям пришли более щадящие, но не менее эффективные кислородосодержащие, наиболее перспективный из которых - перкарбонат натрия. Он превосходно справляется с главной задачей - химическим разложением окрашенных частей пятна на ткани, окисляя их. В результате этого процесса образуются продукты, легко удаляемые с поверхности материала. Но не стоит забывать и тот факт, что стиральный порошок, помимо отбеливающих свойств, должен и дезинфицировать. Это качество легко достигается путем повышения окисляющей способности CMC, а значит, кислородосодержащие отбеливатели в составе порошка гарантируют нам и гигиеничность стирки. Отметим, что массовые порошки, как правило, не содержат химического отбеливателя, именно поэтому требовать исключительной белизны от стирки недорогим порошком просто бессмысленно. А вот в порошках средней и высокой ценовой категории химический отбеливатель есть.

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.

Ионы кальция и магния образуют с анионами тяжелых карбоновых кислот малорастворимые соли. Этот процесс можно выразить уравнениями:

2RCOONa + Ca(HCO₃)₂ = Ca(RCOO)₂ + 2NaHCO₃

2RCOONa + MgCl₂ = Mg(RCOO)₂ + 2NaCl

Поэтому при стирке белья в жесткой воде, содержащей эти ионы, расход мыла повышается на 25...30%. Малорастворимые соли кальция и магния оседают на ткани, забивают поры и потому делают ткань грубой, менее эластичной, с плохой воздухо- и влагопроницаемостью. Такие ткани приобретают сероватый оттенок, а окраска становится блеклой. Кроме того, осевшие на ткани известковые мыла приводят к снижению ее прочности. Это происходит потому, что анионы ненасыщенных карбоновых кислот при сушке тканей окисляются кислородом воздуха с образованием веществ пероксидного характера. Они же окисляют целлюлозу, из которой состоят ткани. Для устранения вредных последствий жесткой воды в мыла вводят натрийтрифосфат Na₅P₃O₁₀. Анион P₃O⁵₁₀- связывает ионы Ca²⁺ и Mg²⁺ в прочные, но растворимые в воде соединения. По существу они играют роль умягчителя воды. С этой же целью натрийтрифосфат и другие полифосфатные анионы добавляют и в стиральные порошки.

В настоящее время химическая промышленность выпускает большое количество различных синтетических моющих средств (стиральных порошков). Наибольшее практическое значение имеют соединения, содержащие насыщенную углеводородную цепь из 10...15 атомов углерода, так или иначе связанную с сульфатной или сульфонатной группой, например

Производство синтетических моющих средств основано на дешевой сырьевой базе, а точнее на продуктах переработки нефти и газа. Они, как правило, не образуют малорастворимых в воде солей кальция и магния.

Средства защиты от накипи

Соли жесткости, содержащиеся в водопроводной воде, образуют накипь на нагревательном элементе стиральной машины. Это приводит к увеличению расхода моющего средства (для получения хорошего результата) и электроэнергии, может стать причиной серьёзной поломки машины, а также негативно воздействует на белье - делают его более грубым и блеклым. При стирке необходимо нейтрализовать соли жесткости и предотвратить образование известкового налёта на деталях стиральной машины. Справиться с этой задачей могут фосфаты и другие компоненты, смягчающие воду и нейтрализующие соли кальция и магния. Тем самым фосфаты усиливают действие стирального порошка. Еще одно назначение фосфатов - обеспечение мягкости тканей после стирки. Фосфаты входят в состав практически любого порошка, следовательно, устранение жесткости воды происходит независимо от того, используете вы дополнительное средство или нет. Некоторые, преимущественно немецкие, производители предупреждают об этом надписями типа «дополнительные средства против отложения извести не требуются». Телевизионная реклама этой группы средств крайне активна, причем производители «антинакипинов» для усиления эффекта информационного воздействия объединяются с производителями стиральных машин. Активная рекомендация «добавляйте Calgon при каждой стирке» сделала свое дело - это средства сегодня весьма популярно. Выпускается Calgon польской фирмой Reckitt Benckiser. Помимо этого популярного средства на рынке можно найти еще 10-15 средств как российского, так и импортного производства. «Доктор ТЕН» (Смоленск), «Золушка», «Аист», Luxus Fristall-fix, Bingon и другие.

Устраняющие жесткость воды фосфаты содержатся сейчас почти во всех порошках. В последнее время фосфаты подвергаются атаке со стороны защитников природы, так как попадающие из канализации в водоемы фосфаты вызывают усиленное зарастание этих водоемов водорослями (эвтрофикацию). В нашем климате этот процесс можно во внимание не принимать, однако некоторые фирмы замещают часть фосфатов в порошках на так называемые цеолиты. Эти вещества после стирки частично остаются на ткани и делают ее более грубой ("жесткий гриф"). Для стирке детского белья порошки с цеолитами использовать просто нельзя.

По поводу «калгона» - он вредит стиральной машине.

А накипь лучше всего удаляется сульфаминовой кислотой.

Ручной или автомат?

Как мы знаем, в состав порошков-автоматов обязательно входит пеногаситель, который сводит к минимуму образование пены при стирке (во избежание порчи стиральной машины и потопа). А для ручных порошков пенообразование ненормировано, более того, считается, что чем выше и стабильнее пена, тем лучше.

Следовательно, в смысле применения порошок-автомат является более универсальным: им можно постирать и в машине-автомате, и в машине активаторного типа, и вручную. Но порошки-автоматы, как правило, стоят дороже.

В тех случаях, когда различие в цене между ручным и порошком-автоматом незначительно, целесообразно покупать порошок для автоматических стиральных машин и использовать его для всех видов стирки.

Среди домохозяек бытует устаревшее мнение, что для успешного отстирывания тканей необходима обильная пена. Однако это представление справедливо лишь для порошков на основе мыла. В случае синтетических моющих средств прямой связи между отстирывающей и пенообразующей способностью нет. Существуют составы, которые обладают хорошими отстирывающими свойствами, но пены почти не дают. При использовании стиральных машин обильная пена иногда и нежелательна. Поэтому существуют пенообразователи на любой вкус. К усилителям пенообразования относят аминоспирт C₁₁H₂₃CONHCH₂CH₂OH

Смягчители

При стирке синтетическими моющими средствами и последующей сушке изделия из тканей (полотенца, пеленки и др.) могут стать жесткими на ощупь. Для ее устранения применяют смягчители. Это достигается полосканием в воде с добавкой специальных составов. Наиболее известными смягчителями являются соединения четвертичных аммониевых оснований.

В состав смягчителей, которые выпускаются в виде раствора или пасты, входят также оптические отбеливатели и отдушка. Стирка и химическая чистка изделий из тканей являются химическими процессами. Химик должен знать их условные обозначения, а также допустимые температуры глажки и условия сушки.

Некоторые любят погорячее

У многих людей сложился стереотип - чем горячее вода для стирки, тем лучше отстирается загрязнение, потому что тепленькой водой грязь не "возьмешь". Но залив в машинку кипятка и добавив биопорошок, они зачастую, к удивлению своему, не получают ожидаемого результата. Пятна от крови и молока остаются! Почему?

Известный факт, что порошки лучше отстирывают в горячей воде, то есть стирка при 90 градусах дает лучший результат, чем стирка при 40, абсолютно справедлив для жирных пятен, но неприменим к пятнам белкового происхождения (кровь, молоко).

Объясним, почему. Белок при повышении температуры сворачивается (вспомните вареное яйцо), то есть пятно "закрепляется" на ткани, и отстирать его уже невозможно (можно лишь снизить интенсивность).

Поэтому для удаления белковых пятен с помощью биопорошка стирать следует при температуре 40-50 градусов. На некоторых порошках даже пишут крупными буквами "Биосистема. Не кипятить!". Так что имейте в виду.

Всем известно, что в горячей воде (90 градусов) жировые, масляные, растительные пятна отстирываются значительно лучше, чем в теплой (40 градусов).

Однако мы понимаем, что стирка при низкой температуре наиболее предпочтительна по нескольким причинам.

Во-первых, низкая температура - это более бережное отношение к вещам, следовательно, увеличение продолжительности их "жизни".

Во-вторых, нагревание воды в машине-автомате требует дополнительной энергии, то есть больших материальных затрат.

Поэтому высокая эффективность отстирывания даже при низкой температуре - неоспоримое преимущество стирального порошка.

Чтобы не испортить ткань при стирке, надо знать, что хлопчатобумажные и льняные ткани выдерживают высокую температуру, их можно даже кипятить, а шерсть и натуральный шелк требуют стирки и полоскания в "щадящих" условиях: при температуре не выше 40--50 ^oС (иначе вещь сильно сваляется -- "сядет"). Их не следует особенно усердно тереть и выжимать, поскольку мокрые волокна этого типа сильно теряют в прочности.

Разнообразные синтетические ткани редко выдерживают сильное нагревание без деформации, поэтому температура их стирки должна быть еще ниже.

Наконец, особого внимания требуют вещи из цветных тканей: чтобы краситель не потускнел, а ткань не полиняла, их надо стирать отдельно от белого белья, в теплой (но не в горячей) воде, пользоваться нейтральными моющими средствами.

Подкрахмаливание

Чтобы постельное и столовое белье, мужские рубашки и другие вещи не мялись, выглядели наряднее и меньше грязнились, их подкрахмаливают: после полоскания погружают белье в крахмальный раствор, а потом отжимают и сушат. В зависимости от концентрации раствора можно крахмалить мягко, средне и жестко. Мягко крахмалят постельное белье и изделия из легких тканей (блузки, платья), средне -- скатерти, салфетки, мужские рубашки, жестко -- воротнички и манжеты мужских сорочек.

Накрахмаленное белье меньше грязнится и легче отстирывается, и вот почему. Крахмал в процессе варки клейстера и особенно при глажении белья частично расщепляется с образованием декстрина и образует на поверхности ткани тонкую и ровную воздухопроницаемую пленку, которая защищает ткань от загрязнений, принимая их на себя. Если такое белье замочить, а потом прополоскать, большая часть загрязнений вместе со старым крахмалом перейдет в раствор. Для подкрахмаливания годится рисовый, картофельный и кукурузный (маисовый) крахмал и синтетические препараты на основе поливинилацетатной эмульсии.

Если берут готовый подкрахмаливающий состав, надо действовать точно по инструкции на упаковке, например, долить нужное количество состава в воду для полоскания. Еще проще, если предстоит обработать вещь составом из аэрозольного баллончика. Однако гораздо дешевле (и как уверяют, полезнее с экологической точки зрения) самим готовить крахмальный раствор.

При подкрахмаливании белья полезно помнить следующее:

- накрахмаленное белье не следует сушить на морозе;

- лучше всего гладить его чуть влажным;

- накрахмаленные ткани лучше блестят, если в крахмальный раствор добавлено немного (на 10 л воды -- 1 чайная ложка) поваренной соли;

- для еще большего глянца можно добавить в горячий крахмальный клейстер расплавленный стеарин (1 столовую ложку на 2 л клейстера).

Практическая часть:

Путем проведения социологического опроса жителей Первомайского района г. Минска были выявлены 7 наиболее популярных марок стиральных порошков. Это «Дося», «Tide», «Е», «Лотос», «Хозяйственное мыло», «Ariel» и «Аленка».

Из тканей были отобраны: шерсть, лен, вискоза, хлопчато-бумажная белая и цветная.

В качестве загрязнителей использовались все типы пятен: пигментно-масляные (масло подсолнечное), белковые (кровь), окрашенные (кофе, трава), пятна от различных видов чернил (шариковые ручки, маркер), крахмальные пятна (макароны).

Была собрана «из подручных средств» установка, эмитирующая стиральную машину (рис. 7).

Рис. 7. «Стиральная машина». 1 - штатив, 2 - моторчик с регулировкой оборотов, 3 - стеклянная мешалка, 4 - колба коническая, 5 - электрическая плитка.

Для создания одинаковых условий стирки в колбу каждый раз наливалось по 400мл воды и помещалось по 2г стирального порошка. После растворения порошка туда же помещались загрязненные образцы тканей. Каждая стирка продолжалась 20 минут, после чего производилось полоскание (вручную) и просушка образцов (см. коллекцию). Затем визуально независимыми экспертами (из числа учащихся) по 5-бальной системе оценивалось качество отстирывания различных загрязнений. (см. приложение1).

Стирка производилась при различных температурах: 30, 60 и 90°С. Температура контролировалась и регулировалась при помощи контактного термометра, электрической плитки и реле.

Образцы были просмотрены до и после стирки в оптический микроскоп. К сожалению, увеличения оказалось не достаточно, чтобы зафиксировать изменения структуры волокон. Однако, уменьшение толщины волокон шерсти при повышении температуры все же заметить удалось (см.рис. 8-12)

Рис. 12. Шерсть

Результаты и обсуждение:

В ходе работы были протестированы наиболее популярные стиральные порошки и составлена база данных (см. приложенные таблицы).

Пигментно-масляные пятна (масло подсолнечное).

Было подтверждено, что эффективность удаления жирных пятен возрастает с повышением температуры, т.е. при 90є С они отстирываются лучше, чем при 30є С.

Также удалению жирных пятен способствуют щелочные растворы, содержащие ПАВ, т.к. под действием щелочей происходит «омыление» жиров.

Таблица 1.

Качество отстирывания пигментно-масляных пятен (макс. 25 баллов)

порошок	Ariel	Tide	E	Дося	Лотос	Аленка	Хоз.мыло
баллы	24,3	23,9	23,8	22,3	24,3	24,1	24,7

Не удивительно, что лидирующую позицию занимает хозяйственное мыло, состоящее в основном из ПАВ.

Окрашенные пятна (кофе, трава),

На пятна растительного происхождения действует химический отбеливатель. Он начинает работать при температуре 60є С (при наличии активатора отбеливателя начальная температура 40є С), и его эффективность повышается с ростом температуры и также при повышении концентрации активатора отбеливателя.

Таблица 2.

Качество отстирывания окрашенных пятен (макс. 25 баллов)

порошок	Ariel	Tide	E	Дося	Лотос	Аленка	Хоз.мыло
Баллы(трава)	25	24,6	25	25	24,3	24,5	24,2
Баллы(кофе)	24,5	24,1	25	24,4	24,7	24,3	23,7

Наилучший результат, как и предполагалось, показали порошки, содержащие отбеливатели. Лидер - «Е», аутсайдер - хоз.мыло, не содержащее отбеливателя в принципе.

Крахмальные пятна (макароны).

При повышении температуры крахмальные пятна закрепляются на ткани.

Таблица 3.

Качество отстирывания окрашенных пятен (макс. 25 баллов)

порошок	Ariel	Tide	E	Дося	Лотос	Аленка	Хоз.мыло
баллы	24,5	25	24,3	24,6	25	24,9	25

Первое место разделили: «Tide», «Лотос» и хозяйственное мыло.

Белковые пятна(кровь)

Белковые пятна удаляются с помощью энзимов (щелочных протеаз). Эффективность их действия определяется температурой стирки (оптимальная: 40є С) и наличием в составе порошка других энзимов, усиливающих действие протеаз. Отметим, что эффективность действия энзимов снижается химическим отбеливателем. Эти активные вещества достаточно сложно совместить в одном порошке. В связи с этим наблюдается такая закономерность: если порошок эффективно отстирывает белковые пятна, то он малоэффективен в отношении пятен растительного происхождения и наоборот.

Таблица 4.

Качество отстирывания белковых пятен (макс. 25 баллов)

порошок	Ariel	Tide	E	Дося	Лотос	Аленка	Хоз.мыло
баллы	22,7	21,9	22,1	21,4	24,1	20,7	22,9

Результаты проведенного теста показали, что бывают счастливые исключения из этого правила.

Пятна от различных видов чернил (шариковые ручки, маркер)

Чернила бывают самого разного состава, однако они обязательно содержат краситель (пигмент) и растворитель. Вводят в чернила и добавки, которые улучшают их качество, -- поверхностно-активные вещества, консерванты, антисептики. Существует множество видов чернил: для ручек и для фломастеров, для самописцев автоматических приборов и т.д. Одни смываются обычной водой, и на листе бумаги, попавшем под дождь, не видно ничего, кроме пятен и разводов, другие не тускнеют сотни лет и используются для документальных записей. В этом же ряду -- пасты для шариковых авторучек.

Ализариновые и антраценовые чернила, помимо веществ, давших им название (ализарина и антрацена), содержат анилиновые красители. В цветных чернилах содержатся только анилиновые красители и вода. Долговечность надписей на бумаге, тканях, пластике и стекле обеспечивают чернила, содержащие вместо воды спирты, ксилол, масла и другие органические растворители. Чем лучше чернила, тем труднее избавиться от чернильных пятен.