Сова текстиль
На главнуюКонтактыКарта сайта

 

Влияние внешних факторов
на стирку изделий из ткани

<< вернуться в раздел "Статьи"

Введение

Дистрибьютор косметики.

Большое влияние на результаты стирки оказывают род и количество загрязнений и род волокна. Так как загрязнения чрезвычайно разнообразны и разнородны, то дать о их вымываемости сколько-нибудь полные выводы едва ли возможно. Известно, что очень тонкоизмельченные загрязнения отмыть труднее, чем грубодисперсные, так как мелкие частицы лучше удерживаются капиллярными силами волокна и силами его остаточной валентности. Такое же, но более грубодисперсное загрязнение часто может быть удалено с волокна простым пропаласкиванием его в воде. Из жирных загрязнений жирные кислоты, нейтральные масла и другие жиры, имеющие полярное строение, вымываются легче, чем минеральные масла; кроме того, вымываемость минерального масла понижается при повышении его границы кипения. Зависимость результатов стирки от вида обрабатываемого материала может быть как химического, так и физического характера. Гладкий материал легче стирается, чем материал с шероховатой поверхностью. Однако это наблюдается не всегда, так как, в зависимости от обстоятельств, некоторые виды загрязнений упорно удерживаются некоторыми волокнами. Например, очень трудно отмыть графит с полиамидных волокон (перлон, нейлоновый тюль); масляные загрязнения также очень упорно удерживаются этими волокнами, несмотря на то, что они имеют очень гладкую поверхность. Существенное влияние при стирке оказывает величина рН моющей ванны. Как правило, при повышении рН моющее действие усиливается, что обусловливается большим набуханием волокна в щелочном растворе, с одной стороны, а с другой — увеличением отрицательного заряда волокна и загрязнений. Однако произвольное повышение рН при промывке белковых волокон и волокон из регенерированной целлюлозы недопустимо из-за опасности их повреждения.

подержанные audi с пробегом в москве в салоне Трейд Ин Авторусь

Применение механической энергии усиливает моющее действие, так как способствует снятию с волокна отмокшей грязи, ее диспергированию и удалению. Однако при этом надо помнить, что усиление механических воздействий увеличивает повреждение волокон.

Повышение температуры тоже в большинстве случаев способствует повышению моющего действия; но некоторые моющие препараты из-за особенностей строения молекул требуют при применении определенной температуры; при дальнейшем повышении температуры их моющее действие снижается. При мытье шерсти очень высокая температура обработки недопустима, так как при этом происходит свойлачивание волокон. Высокой температуры избегают также и при мытье окрашенной шерсти, если окраски недостаточно прочны.

О влиянии на получаемые результаты продолжительности егирки уже было сказано выше. Продолжительность стирки определяется родом волокнистого материала, степенью его загрязнения и характером моющего препарата. Слишком длительная стирка почти всегда нежелательна: излишняя продолжительность обработки не улучшает моющего эффекта, но усиливает механическое повреждение волокна.

Ниже мы более подробно остановимся на рассмотрении влияния, на моющее действие концентрации моющих препаратов, их растворимости, жесткости воды, добавок электролитов и сродства моющих веществ к волокну, так как знание этих влияний пополняет теоретические представления о процессах стирки и о сущности характера поверхностноактивных веществ.

Влияние концентрации и растворимости моющих препаратов

Советским ученым Ребиндером была детально изучена взаимосвязь между растворимостью моющих препаратов и их моющим действием. Он пришел к выводу, что моющее действие имеет максимум при определенной средней коллоидной дисперсности и что этот коллоидный оптимум характерен для всех мылоподобных моющих препаратов. Отсюда следует, что каждое моющее вещество имеет вполне определенную оптимальную концентрацию.

Обстоятельные исследования моющих веществ с определенной длиной молекулярной цепочки, проведенные Престоном, показали, что все эти моющие вещества имеют оптимальное моющее действие при концентрациях, близких к критической (рис. 1).

Моющее действие в зависимости от концентрации моющего препарата
Рис. 1. Моющее действие в зависимости от концентрации моющего препарата.
Ck - критическая концентрация.

В приведенной схеме не предусмотрен тот факт, что моющее действие многих моющих препаратов снижается при превышении критической концентрации. Вывод о том, что все моющие вещества лучше всего действуют вблизи критической концентрации, объясняет тот факт, что некоторые виды моющих препаратов имеют оптимальное моющее действие уже при очень низких концентрациях, тогда как другие, например мыла, с одинаковой углеродной цепочкой только при значительно более пысоких концентрациях, и кроме того, они по моющему действию часто превосходят первые. Из этого следует, что моющее действие обусловливают преимущественно отдельные молекулы или ионы и, может быть, очень маленькие мицеллы, тогда как более агрегированные частицы служат резервом для пополнения активных моющих частиц по мере расходования их при ориентированной адсорбции загрязненной поверхностью.

Так как критическая концентрация технических моющих веществ, которые в большинстве случаев представляют собой смесь гомологов (если рассматривать олеиновые мыла, продукты конденсации олеиновой кислоты, или олеилсульфаты), в основном зависит от их высокомолекулярной части, то у них оптимальная концентрация не всегда будет совпадать с критической: особенно при низких температурах она будет несколько выше. Из этих сопоставлений ясно, что в особых случаях, например при сильном загрязнении моющего раствора, избыток моющего вещества может привести к лучшим результатам, если только в конце процесса эффективная остаточная концентрация препарата в ванне будет незначительно превышать его критическую концентрацию. Само собой понятно, что при всех этих случаях большое значение имеет длина ванны (водный модуль). При небольшой длине ванны, в зависимости от обстоятельств. полезно иметь некоторый избыток моющего препарата. Однако при этом основная часть моющего процесса будет перенесена в промывку, так как в первой промывной ванне будет происходить собственно удаление загрязнения, а в моющей ванне в основном будет наноситься моющее вещество на волокно.

Критическая концентрация оказывает влияние на моющее действие только у анионактивных моющих препаратов. У неионо-генных продуктов не имеется критической концентрации в смысле ионогенноактивных веществ, т. е. концентрации, при которой прекращается изменение почти всех физических свойств вследствие увеличивающейся агрегации. Как уже указывалось, у этих продуктов даже при очень небольших концентрациях образуется небольшое количество мицелл, которое непрерывно увеличивается с повышением концентрации.

Одновременно скорость образования мицелл у неионогенных продуктов значительно меньше зависит от температуры, так как с повышением температуры образование мицелл уменьшается и в то же время уменьшается и их растворимость. Оба пиления в значительной степени противодействуют друг другу. Для многих неионогенных продуктов характерно, что при очень низких концентрациях они оказывают относительно хорошее моющее действие, которое существенно не улучшается при увеличении концентрации моющего вещества. Это наблюдение находится в соответствии с тенденцией к образованию мицелл при низких концентрациях. Однако некоторые подобные продукты обладают высоким оптимальным моющим действием, а это противоречит указанным выше предположениям. Для ответа на эти вопросы растворимость неионогенных продуктов еще слишком мало изучена.

Влияние жесткости воды

Имеющиеся в воде соли жесткости в первую очередь влияют на моющее действие мыл жирных кислот, образуя с ними известковые мыла, которые нерастворимы в воде и не участвуют в процессе мытья. Кроме того, в результате этого требуется дополнительный расход мыла для диспергирования образовавшегося известкового мыла. При моющих процессах текстильного производства известковые мыла оседают на ткани, портят ее внешний вид и сообщают ей специфический прогорклый запах. Поэтому в последние годы на текстильных предприятиях и во многих прачечных получили большое распространение различные синтетические моющие вещества, которые почти полностью вытеснили мыло за исключением некоторых специальных областей, как например отварки шелка.

Для предотвращения образования кальциевых мыл необходимо или работать с мягкой водой, или добавлять в воду вещества, образующие комплексные анионы с ионами кальция и магния.

Синтетические моющие вещества в качестве диспергаторов кальциевых мыл еще применяются в отдельных случаях, однако в последние годы эти продукты почти потеряли свое значение, так как мыла, применяемые в качестве смачивающих, диспергирующих, эгализирующих и моющих средств, в значительной степени вытеснены новыми продуктами, устойчивыми к солям жесткости.

В качестве комплексообразующих солей на первом месте стоят ангидриды фосфатов, особенно полимерный метафосфат (NaPO3)x, который часто неправильно называется «гексамета-фосфатом», тетранатрий пирофосфат (Nа4Р2O7) и триполифосфат. Первый из них является наиболее активным, применяется самостоятельно или в смеси с полифосфатом и продается под названием «калгон» (фирмы Бенкизер) или «локанит» (фирмы Фена). Метафосфат натрия в водных растворах диссоциирует с увлечением части натрия в анион. Часть натрия, входящая и комплексный анион, может быть заменена кальцием или магнием; таким образом при добавлении метафосфата соли жесткости не образуют катионов, которые дают соли с жирными кислотами. Даже только что образовавшееся известковое мыло может быть переведено обратно в натриевое при добавлении ангидридов фосфатов.

Влияние солей жесткости на моющее действие наблюдается также и в случае применения анионактивных моющих средств, устойчивых к солям жесткости, так как и в этом случае натриевые соли частично превращаются в соли кальция и магния. В зависимости от растворимости этих солей и величины жесткости воды моющее действие анионактивных продуктов может быть изменено в ту или другую сторону, так как оно, как мы уже говорили, находится в тесной связи с растворимостью моющего вещества. У неионогенных веществ моющее действие находится в относительно меньшей зависимости от жесткости воды, но соли жесткости в известной степени оказывают влияние на эти вещества.

Влияние посторонних электролитов

Выше было указано, что на растворимость анионактивных веществ оказывает влияние присутствие в растворе посторонних электролитов. При этом повышение концентрации компенсирующих ионов понижает критическую концентрацию. Так как относительное действие всякого анионактивного моющего вещества проявляется вблизи его критической концентрации, то на его моющее действие будет влиять присутствие в растворе посторонних электролитов. Это влияние будет положительным или отрицательным в зависимости от концентрации вещества, водного модуля, критической концентрации взятого моющего продукта, рода и количества добавленного электролита, а также степени загрязнения текстильного материала. На рис. 29 представлена зависимость моющего действия раствора, содержащего 0,5 г/л додецил-сульфата натрия на материале WZ-8 (шерсть — вискозное штапельное волокно) с нормальным загрязнением уличной пылью и минеральным маслом, от эквивалентных добавок натрия в виде различных нейтральных солей.

Кривые, изображенные на графике, показывают, что моющее действие додецилсульфата натрия при применении его в количествах, значительно меньших критической концентрации, в присутствии солей, не образующих комплексных соединений, возрастает практически пропорционально повышению концентрации компенсирующих ионов. Значительное^ улучшение моющего действия достигается добавками полимерного метафосфата натрия (NaPO3)х, действие которого основано на его свойстве образовывать комплексные соединения и тем самым стабилизовать адсорбционные соединения моющего вещества с загрязнением пачительно лучше, чем соли, не образующие комплексов. Соль под названием «фосфатная смесь» является нейтральной буферной смесью мононатрийфосфата и динатрийфосфата.

Представленная на рис. 2 кривая для хлористого магния, показывает, что добавление солей с многовалентными катионами вначале значительно улучшает моющее действие (что находится в соответствии с более высокой валентностью компенсирующего иона), но при больших добавках все моющее средство переходит в соль магния, причем изменяются условия растворимости и очень быстро достигается оптимальное моющее действие, так как критическая концентрация магниевой соли примерно в 10 раз меньше концентрации соли натрия.

Изменение моющего действия додецилсульфата натрия

Рис. 2. Изменение моющего действия додецилсульфата натрия в концентрации 0,5 г/л при добавлении увеличивающихся эквивалентных количеств посторонних электролитов. Материал — шерсть с штапельным волокном WZ-8, температура 45° (по Фротшеру): 1 — (NaPO3)x; 2 — Na2SO4; 3 — нафталинсульфокислый натрий; 4 — NaCl; 5 — фосфатная смесь; 6 — MgCl2

В табл. (А) показана зависимость моющего действия додецил-сульфата натрия, применяемого в небольших количествах, от добавок электролитов при мытье сильно загрязненного текстильного материала (WZ-9). При очень больших добавках солей, не образующих комплексных соединений, способность раствора удерживать загрязнения может быть снижена; добавки же натрийметафосфата, наоборот, значительно улучшают моющее действие, и только при концентрациях, не осуществимых в практических условиях, наблюдается некоторое снижение моющего действия.

Концентрация электролитов Изменение моющего действия при добавлении электролитов
NaCl Na2SO4 (NaPO3)x
0 8 9 8
0,01 20 14 50
0,02 17 20 58
0,04 11 14 65
0,08 10 10 72
0,16 8 9 76
0,32 8 10 60
0,64 7 8 58

Таблица (А). Моющее действие додецилсульфата натрия в концентрации 0,5 г/л
при эквивалентных добавках электролитов на сильно загрязненный материал (WZ-9) по Фротшеру.

При высоких концентрациях моющих веществ добавление электролитов только тогда повышает моющий эффект, когда еще не достигнута критическая концентрация Ск или, несмотря на превышение Ск, добавленный электролит благодаря своим коллоидальным свойствам или способности к комплексообразованию способствует добавочному моющему действию. Такими продуктами опять-таки являются ангидриды фосфатов и солеобразные гидрофильные коллоиды, например гликолят целлюлозы. Добавки значительных количеств электролитов, не образующих комплексных соединений и не обладающих коллоидальными свойствами, к растворам относительно высокомолекулярных моющих веществ, концентрации которых лежат только немного ниже критических, обычно приводят к понижению моющего действия (табл. (Б)).

Na2SO4 в г/л C10, г/л C12, г/л C14, г/л C16, г/л C18, г/л
1 0,5 2 0,25 2 0,25 1 0,25 1,5 2
0 0 3 58 9 71 11 60 17 72 70
0,5 0 12 54 18 64 15 58 13 59 65
1 1 14 52 19 65 19 48 13 63 65
2 3 20 49 26 65 22 63 20 59 62
4 5 47 47 34 67 32 66 20 56 60
6 7 54 46 37 60 38 68 21 53 56
8 12 53 47 40 71 45 68 20 31 30
16 14 55 - - - - - 17 19 18
32 33 55 - - - - - 13 14 14

Таблица (Б). Зависимость моющего действия растворов различных алкилсульфатов натрия
на загрязненный материал WZ-8 от добавок сернокислого натрия (по Фротшеру).

На моющее действие мыл жирных кислот добавки нейтральных не образующих комплексов солей оказывают очень незначительное действие, тогда как большие количества их осаждают мыла (высаливают). Ангидриды фосфатов и коллоидальные электролиты, напротив, значительно улучшают моющее действие мыл. Добавки солей, диссоциирующих в водных растворах с щелочной реакцией, способствуют моющему действию как благодаря повышению концентрации компенсирующих ионов, так и изменению рН в благоприятную сторону.

Добавки электролитов к неионогенным моющим веществам мало влияют на их действие. Однако очень большие добавки нейтральных солей (в 20 раз больше взятого моющего вещества), по данным Хепуортза, способствуют мытью шерсти.

Сорбция волокном моющих веществ

Способность различных волокон сорбировать различные поверхностноактивные вещества неодинакова. Вообще анионактивные и катионактивные вещества относят к соединениям, имеющим сродство к волокну, а неионогенные — к не имеющим сродства к волокну. Сорбция моющих веществ волокном зависит как от химического строения волокна и моющего препарата, так и от температуры, продолжительности стирки и наличия электролитов в моющем растворе.

Белковые материалы, особенно в кислой ванне, связывают значительную часть находящегося в растворе анионактивного вещества. В сильнокислой области количество адсорбированного вещества соответствует кислотной емкости шерсти. Таким образом, сорбция в кислой среде обусловливается химическим соединением. В нейтральной, среде поглощение поверхностноактивных веществ белковыми волокнами значительно меньше. Шеллер, Невилль и Жансон и Швен количественно изучали сорбционные свойства шерсти в отношении анионактивных и неионогенных веществ. Данные этих авторов в отношении анионактивных моющих веществ соответствуют сделанным выше выводам. Сорбция неионогенных веществ в кислой среде очень незначительна.

Шеллер установил, что обезжиривающее действие анионактивных моющих препаратов на шерсть, загрязненную различными маслами, в кислой среде сильно понижается, тогда как моющее действие неионогенных продуктов в этих условиях повышается. Количественные данные Шеллера по поглощению шерстью анионактивных моющих веществ в нейтральной среде не предусматривают способности загрязнения поглощать моющее вещество, так как Шеллер проводил опыты с чистым волокном. Благодаря большой сорбции моющего препарата мытье шерсти в сильнокислой области, а также и в изоэлектрической точке не всегда экономично.

Различные анионактивные вещества поглощаются шерстью различно, так как величина сорбции зависит от их насыщенности, рода гидрофильных групп, длины их молекулярной цепочки и наличия в ней гетероатомов. Для мытья шерсти в кислых растворах следует все же предпочесть неионогенные моющие препараты. Однако при этом надо иметь в виду, что шерсть при сильном обезжиривании теряет мягкость и эластичность. Поэтому мытью шерсти в кислой среде во многих случаях предпочитают обработку в нейтральной ванне анионактивными моющими препаратами, которые благодаря адсорбции их шерстью обладают более или менее сильным авивирующим действием.

По отношению к целлюлозным волокнам анионактивные моющие вещества в зависимости от строения и длины гидрофобной части молекулы, наличия в цепи гетероатомных групп, рода и положения гидрофильной группы имеют различное сродство. Например, насыщенные алкилсульфаты с длинной цепочкой поглощаются относительно в большом количестве, тогда как ненасыщенные алкилсульфаты с такой же длиной цепочки углеродных атомов обладают сравнительно небольшим сродством к волокну. Алкилсульфаты выбираются волокном сильнее, чем алкилсульфонаты, особенно если сульфогруппа стоит не на конце цепи. Гетерогенные группы в цепи, например эфирные или амидные, понижают сродство к волокну, так как они, как и двойные связи, содействуют повышению критической концентрации и тем самым повышению степени дисперсности моющего вещества в растворе. О сорбции моющих веществ синтетическими волокнами еще мало известно. Полиамидные волокна в основном ведут себя подобно шерсти, но все свойства у них проявляются в значительно более слабой степени.

Также мало выяснен вопрос о том, благоприятно или неблагоприятно влияет на моющее действие вещества сорбция его волокном. Положение только полностью ясно в случае мытья шерсти в кислой ванне, причем здесь имеется химическое связывание анионактивного моющего препарата при истощении моющего раствора. При нейтральной или щелочной стирке некоторое поглощение волокном моющего препарата должно скорее способствовать, а не препятствовать моющему действию, так как для отмачивания загрязнения необходимо насыщение сил, удерживающих его на волокне. Следовательно, для стирки необходима адсорбция молекул моющего вещества не только на поверхности раздела моющий раствор — загрязнение, но и на поверхности моющий раствор — волокно.

К такому же выводу пришли А. С. Витзербёрн и К. X. Бэй-лэй, которые определяли сорбцию различных поверхностноактивных веществ различными волокнами. Они установили, что в среднем сильнее всех адсорбируются катионактивные вещества и меньше всех неионогенные. Анионактивные моющие препараты занимают среднее положение. При этом мыло, если не принять меры к подавлению гидролиза, адсорбируется сильнее, чем синтетические моющие продукты. Шерсть сильно сорбирует анион- и катионактивные поверхностноактивные вещества и мало — неионогенные. По отношению к целлюлозным волокнам неионогенные вещества имеют относительно более высокое сродство, чем к остальным волокнам, тогда как анион- и катионактивные вещества поглощаются хлопком меньше, чем шерстью, найлоном и ацетатными волокнами.

Сорбция моющих веществ волокном хотя и ведет к истощению ванны, имеет значительное преимущество — придает вымытому материалу мягкость на ощупь. Это обстоятельство является причиной того, что алкилсульфаты, обладающие большой способностью к сорбции, стали широко применяться в текстильной промышленности. Как установили Витзербёрн и Бэйлэй, сорбция первичных алкилсульфатов (например, сульфатов жирных спиртов) повышается от добавок электролитов, например поваренной соли.

Как было сказано выше, добавление посторонних электролитов в большинстве случаев повышает моющее действие растворов алкилсульфатов до тех пор, пока не будет значительно превышена их критическая концентрация. Из этого следует, что сорбция волокном некоторого количества моющего продукта не оказывает неблагоприятного влияния на его моющее действие. Неионогенные моющие вещества, чтобы оказывать моющее действие, тоже должны быть выбраны волокном. Адсорбция имеет место, так как эти продукты в теплых моющих ваннах тонкодисперсны. Однако при промывке холодной водой они удаляются с волокна, так как их растворимость в холодной воде очень высока и равновесие адсорбции сдвигается в сторону промывной ванны. Предположение о том, что моющее действие может быть усилено благодаря умеренному поглощению волокном моющего препарата, подтверждается уже упомянутой работой Мак Ларена, который установил, что при мытье шерсти неионогенными моющими препаратами от добавления кислоты одновременно повышаются моющее действие и поглощение моющего препарата волокном. Однако, когда адсорбция чрезмерно повышается от больших добавок кислоты, наступает снижение моющего действия.

Герберт Фротшер. Химия и физическая химия текстильных вспомогательных материалов.
Том I. Первод с немецкого Е. С. Шатровой

<< вернуться в раздел "Статьи"


 

Copyright © 2009-2011 Сова-Текстиль.
Все права защищены.

Контакты
Тел/факс: (495) 280-71-05, (495) 280-71-09
Тел: (926) 335-27-13, (903) 755-63-88

111024, г. Москва, 2-я ул. Энтузиастов, д. 5к2
E-mail: sova-textil@mail.ru

Схема проезда »




Связаться с вебмастером:
web@sova-textil.ru

Наверх!