10.5. Виробництво миючих засобів

10.5.1. Миючі засоби

Природа миючих засобів. Миючими засобами називають складні органічні сполуки, що застосовуються в чистому виді чи з добавками для прання виробів з текстильних волокон і миття різних предметів домашнього побуту. Ці засоби полегшують та­кож відбілювання і фарбування тканин, виготовлення емульсій і суспензій при одержанні харчових товарів, барвистих сполук, очи-

461

щення і здрібнювання руд і інших природних матеріалів, підвищу­ють антифрикційну здатність мастильних матеріалів, тощо.

Основною (активною) частиною миючих засобів є миючі ре­човини. Вони уявляють собою органічні сполуки, що мають значну поверхневу активність, здатність створювати піну і напівколоїдний розчин у воді. Завдяки поверхневій активності вони знижують поверхневий натяг води, збільшуючи тим самим її змочувальну здатність. У молекулі миючих речовин мається довгий вуглеводний ланцюг R, що для випадку мила на основі стеаринової кислоти містить 17 атомів вуглецю і коротку части­ну у виді реакційної солеутворюючої (карбоксильної) групи.

Полярна частина молекули обумовлює розчинність мила у воді, неполярна (гідрофобна) — утрудняє, гальмує розчинення і прагне витиснути молекулу мила з миючого розчину на поверх­ню. У зв'язку з цим мило в розчині концентрується головним чи­ном на поверхні миючого розчину. При збовтуванні воно утво­рить піну, що сприяє вилученню забруднень з миючого розчину і характеризує наявність у розчині невитраченої миючої речовини.

На поверхні миючого розчину мило знижує поверхневий на­тяг води, у результаті чого вода легше змочує інші тіла, проникає в тріщини і сприяє вилученню забруднень. Співвідношення до­вжини неполярної і полярної частин у молекулі обумовлює різну розчинність миючої речовини у воді. Зі збільшенням довжини вуг­леводневого ланцюга знижується розчинність, але підвищується твердість миючої речовини. Наприклад, мило на основі стеарино­вої кислоти тверде, має низьку розчинність у воді кімнатної тем­ператури. При додаванні жирних кислот з меншою кількістю вуг­лецевих атомів поліпшується розчинність мила. Миючі засоби містять звичайно від 8 до 20 вуглецевих атомів у неполярній час­тині, утворюють напівколоїди, тобто знаходяться в розчині як у виді молекул, так і у виді більш великих часток (агрегатів).

Мило містить карбоксильну групу — СООН, здатну взаємодіяти із солями кальцію і магнію, що містяться у твердій воді. Це приводить до утворення нерозчинного "вапняного ми­ла" , що осідає на тканині і негативно позначається на її міцності. При виробництві інших видів миючих речовин карбоксильну групу блокують чи заміняють на іншу реакційну полярну групу. Таким чином, властивості миючих речовин залежать від виду і довжини вуглеводної частини і природи активної групи. Кут-воднева частина миючих речовин може містити радикал аліфа-

462

тичний (СН- GH-CH...CH — скорочено алкіл) чи ароматич­ний, наприклад бензольний залишок (арил). Бензол містить лише шість вуглецевих атомів, тому в ароматичний цикл уводять тро­хи вуглеводневих груп (алкільний залишок). Миючі речовини з таким радикалом називають алкіларильними.

Миючі речовини в залежності від будови вуглеводного ради­кала й активної групи поділяють на такі типи:

1. Алкілкарбонати (мила) загальною формулою RCOONa.

2. Алкілсульфати (первинні та вторинні).

3. Алкілсульфонати.

4. Алкиларилсульфонати (бульфонати).

5. Алкіламонійхлориди катіоноактивні миючі речовини. Мило одержують переробкою жирової сировини, сульфати і

сульфонати є синтетичними миючими речовинами. Перелічені миючі речовини називають йоногеними (йоноутворюючими). У водяному розчині вони дисоціюють на іони.

Мило, сульфати і сульфонати є аніоноактивними, тому що ут­ворюють поверхнево-активний негативно заряджений іон. Менш поширені неіоногенні миючі речовини. Вони у воді не ди­соціюють, але розчиняються завдяки наявності в молекулі знач­ного числа гідрофільних груп. Неогенні миючі речовини бувають природного походження (сапоніни з мильного кореня, кінського каштана й інших рослин) і синтетичні — препарати отримані з окису етил єна і фенолів, жирних спиртів.

Сутність миючого процесу. Миюча дія обумовлена здатністю миючих речовин адсорбуватися на поверхні води і твердих тіл, підвищувати їх змочення, утворювати піну і стійкі суспензії час­ток у воді. Як відомо, забруднення уявляють собою суміш твер­дих часток (пилу, сажі, солі і ін.) і жирових, а також потових плівок, що прилипла до поверхні тканин і інших предметів. Щоб вилучити забруднення необхідно: відокремити забруднення від поверхні, що очищається; перевести грязьові частки в миючий розчин; утримати їх у миючому розчині до його зміни й усунути можливість повторного осадження на очищаємій поверхні.

Труднощі вилучення забруднень водою пов'язано з гідро­фобністю поверхні часток забруднень.

Щоб відокремити (відірвати) забруднення миюча рідина по­винна мати здатність змочувати, (містити мила чи інший поверх­нево-активний миючий засіб). Миюча рідина легко проникає в шпари тканин і інших матеріалів, у тріщинки часток забруднень,

463

а також між забрудненнями і поверхнею, що відмивається. Част­ки бруду набухають, дробляться, обволікаються плівкою мила, при цьому зменшуються зчеплення часток бруду між собою і по­верхнею, що очищається. При незначному механічному впливі (перетиранні руками чи в пральній машині) частки забруднень легко відокремлюються і переходять у розчин, де знаходяться у взваженому стані. У процесі відриву забруднень від очищаємої поверхні відбувається одночасно їхнє здрібнювання, емульгуван­ня (перехід жирової частини забруднення в розчин) і суспензуван-ня (розподіл твердих часток забруднень у миючому розчині).

У процесі прання в миючий розчин попадає значна кількість пухирців повітря. При цьому вони обволікаються плівками мила. Пухирці повітря, укладені в мильну плівку мають малу густину, прагнуть спливти на поверхню. При спливанні на поверхню мильного розчину міцність плівок навколо пухирців повітря збільшується, тому що вони покриваються другим шаром моле­кул мила, що розташовані на границі роз'єднання води і повітря. Зіштовхуючись, вони створюють піну. Концентрація мила в плівці внаслідок нагромадження молекул мила вище, ніж у мию­чому розчині. Піна сприяє механічному віднесенню забруднень. При збовтуванні миючого розчину частки забруднень, покриті піною вилучаються із поверхні тканини.

Таким чином миючий розчин добре змочує забруднення, по­легшуючи їхнє набрякання, здрібнювання і перехід у зважений стан у розчині. Механічний вплив, підвищена температура і піна полегшують здійснення миючого процесу.