Отбеливающие свойства

3

Содержание

Введение

Отбеливание хлопка было известно еще в Древнем Египте. Тогда этот процесс проводили под действием солнечного цвета.

В Англии до XVIII-го века для отбеливания хлопка и льна использовалась специальная технология: чередовали многодневную выдержку белья на солнце, замачивание в кислом молоке, стирку, полоскание и последующую выдержку.

В России вплоть до прошлого века льняные ткани отбеливали, чередуя их вымораживание на ярком зимнем солнце с вымачиванием в проруби.

В 1774 году шведский аптекарь Шееле открыл хлор, первым практическим применением которого стал химический процесс отбеливания тканей. Затем англичане Теннат и Макинтош предложили для отбеливания использовать белильную известь, известную нам сегодня как «хлорка».

После инициативу перехватили французы, предложив для тех же целей так называемую «жавелову воду» (раствор гипохлорита натрия и/или калия). Однако все эти средства были очень неустойчивыми (переставали «работать» даже при кратковременном хранении). Они были неудобны в применении, а также часто приводили к разрушению тканей.

И только в конце XIX-го века с развитием промышленного производства гипохлорита натрия (путем электролиза рассола поваренной соли) стал возможным выпуск эффективного и недорогого хлорсодержащего химического отбеливателя. В этом виде гипохлорит натрия используется и в настоящее время. В основном хлорсодержащие отбеливатели выпускаются в жидкой форме, самым популярным представителем этой группы отбеливателей является хорошо известная всем «Белизна».

Несколько позже был открыт активный кислород, обладающий отбеливающим эффектом по отношению к различным материалам, включая синтетические и натуральные волокна. Промышленное применение кислородсодержащих отбеливателей стало возможно в 1910 году с началом производства пербората натрия.

Следующий шаг в развитии химических отбеливателей был сделан с открытием восстановительных отбеливателей типа дитионита натрия, известного под названием гидросульфит. Его промышленное производство было начато в 1905 году. Этот отбеливатель на сегодняшний день является наиболее эффективным для отбеливания шерсти при низкой температуре.

Существуют также оптические отбеливатели, но по своей природе отбеливателями они не являются.

Оптические отбеливатели создают иллюзию белоснежности белья. Частички отбеливателя являются люминесцентными красителями. Они оседают на ткани, выделяют из спектра падающего солнечного света ультрафиолетовые лучи и превращают их в видимые синий, голубой, фиолетовый цвета. Последние обеспечивают эффект белизны, но это лишь оптический обман.

Оптические отбеливатели различны для разных типов тканей. Одни лучше абсорбируются на хлопке, другие — на смешанных тканях, третьи — на шерсти или шелке, хотя существуют и универсальные для волокон различной природы.

Тема данного исследования является очень актуальной, т.к. в наше время в связи с тем, что химическая промышленность развита очень хорошо,  витрины магазинов забиты всевозможными отбеливателями и моющими средствами. И порой бывает так, что не знаешь на чём остановиться и в пользу чего сделать выбор, какое из средств наиболее эффективное.

1.      Отбеливающие свойства

1.1.           Существующие параметры оптической белизны

Белизна - это способность материала отражать свет рассеянно и равномерно во всех направлениях.

Т.к. параметры оптической белизны являются одинаковыми для всех видов материалов, рассмотрим их на примере бумаги. Это комплексное свойство, характеризующее степень приближения к белому по силе его яркости, высокой рассеивающей способности и минимальному цветовому оттенку. Зависит от компонентов бумажной массы (содержания беленой целлюлозы, древесной массы, наполнителей, красителей и др.). Определяется на фотометре, путем сравнения с эталонным образцом. (1)

Белизна и оптическая яркость- это два взаимосвязанных параметра. Оптическая яркость представляет собой способность бумаги равномерно отражать рассеянный свет во всех направлениях. Белизна связана с абсолютной отражающей способностью и выражает отношение упавшего и равномерно отраженного света с одной длиной волны в видимом спектре. Для того чтобы бумага не была коричневой, из целлюлозы необходимо удалить примеси лигнина, отбелить ее. Если раньше традиционным методом было отбеливание при помощи молекулярного хлора и хлорсодержащих соединений, то сейчас многие страны перешли на экологически безопасную технологию TCF, полностью бесхлорную, с использованием кислорода, озона, перекиси водорода. Также для повышения белизны в дорогую высококачественную бумагу добавляют специальные оптические отбеливатели – люминофоры и красители, устраняющие желтоватый оттенок целлюлозных волокон. Белизна бумаги измеряется в процентах и показатели качественной бумаги колеблются в пределах 95-98%. В то же время, высокая белизна, сама по себе, не является показателем высоко качества, так как отбелить низкокачественную бумагу совершенно несложно и относительно недорого. К тому же, в листе такой подозрительной бумажки хлора может оказаться как в стакане "Белизны". [3]

Существует три различных стандарта измерения, применяемые для определения яркости или белизны бумаги. В США используется стандарт Таррі для определения яркости, в то время как в Европе и России применяется стандарт ISO для измерения яркости и стандарт CIE - белизны. Это вносит определенную путаницу при сравнении показателей.

Яркость по ISO определяет отражающую способность бумаги при одной длине волны без учета влияния оптически отбеливающих веществ (без ООВ), которые добавляются при производстве для улучшения восприятия белизны бумаги.

Белизна по CIE применяется для определения белизны бумаги с ООВ и в большей степени всего спектра в том виде, как его воспринимает глаз. Стандарт CIE наиболее близко отражает фактическое зрительное восприятие бумаги.

Сама по себе белизна бумаги не гарантирует, что остальные качественные показатели данного продукта всегда лучше. Например, такие свойства как скручиваемость или жесткость, которые влияют на рабочие свойства бумаги, в действительности могут быть более важными для удовлетворения конечного потребителя качеством данной продукции.

Белизна зависит от того, как лист бумаги отражает цвет. Бело-голубой лист бумаги отражает больше света в сине-фиолетовом диапазоне видимого спектра, и оптимален для печати холодных цветов - оттенков синего и черного, а так же для повышения контрастности изображений. Для человеческого глаза бело-голубые тона, как правило, выглядят более яркими, чем они есть. Желтовато-белый лист бумаги лучше будет отражать цвета, расположенные в красно-оранжевом диапазоне видимого спектра - такой лист идеален для печати изображений в <теплых> тонах (например, телесного цвета) и для облегчения чтения текстов. Сбалансированный (нейтральный) белый цвет листа отображает все цвета видимого спектра одинаково и обеспечивает самую точную цветопередачу.

  К оптическим свойствам бумаги относится также ее глянец, или лоск. Глянец - это результат зеркального отражения поверхностью бумаги падающего на нее света. Это свойство тесно связано с микрогеометрией поверхности (то есть с гладкостью бумаги). Обычно, с повышением гладкости лоск также увеличивается. Однако, эта связь не всегда пропорциональна, т.к. гладкость определяется механическим способом, а лоск - это оптическая характеристика. Глянец глазированной бумаги может составлять 75-80%, а матовой - до 30%. И хотя большинство потребителей печатной продукции отдает предпочтение глянцевым бумагам, он нужен в изданиях далеко не всегда. Так, при воспроизведении текста или штриховых иллюстраций применяют бумагу с минимальным глянцем, например, машинной гладкости. А различные проспекты, этикетки, репродукции с картин прекрасно получаются на высокоглянцевой бумаге.[4]

При многокрасочной печати, цветовая точность изображения, ее соответствие оригиналу возможны только при печати на действительно белой бумаге. Для повышения белизны в дорогие высококачественные бумаги добавляют так называемые оптические отбеливатели - люминофоры, а также синие и фиолетовые красители, устраняющие желтоватый оттенок, присущий целлюлозным волокнам. Этот прием называют подцветкой. Мелованные бумаги без оптического отбеливателя имеют белизну не менее 76%, а с оптическим отбеливателем уже не менее 84%. Печатные бумаги с содержанием древесной массы должны иметь белизну не менее 72%, а вот газетная бумага может быть недостаточно белой. Ее белизна составляет около 65%. [5]

1.2.           Особенности применения бытовой химии. Существующие типы отбеливателей

К товарам бытовой химии относят товары химической природы, предназначенные для различных хозяйственных нужд. ТБХ - продукция многих отраслей промышленности (химической, нефтеперерабатывающей, лакокрасочной, масложировой, лесохимической и др.). Их применение оптимизирует процессы, экономит ресурсы, но при этом нужно отметить отрицательные стороны их использования: они токсичны и аллергены, экологически жестки, химически активны. Также требуют строгого соблюдения правил эксплуатации, упаковки, хранения и сроков реализации. По назначению ассортимент ТБХ делится на:

1. Клеящие товары.

2. Средства для стирки и мытья (моющие, отбеливающие, подсинивающие, подкрашивающие средства).

3. Лакокрасочные товары.

4. Чистящие средства.

5. Пятновыводящие средства.

6. Полирующие средства.

7. Дезинфицирующие средства.

8. Средства для борьбы с насекомыми и грызунами.

9. Средства для борьбы с вредителями садов и огородов.

10. Минеральные удобрения.

11. Автокосметика.

12. Прочие химические товары.

Так как исследуемые в данной работе отбеливатели относятся к синтетическим моющим средствам, рассмотрим их поподробнее.

Синтетические моющие средства имеют высокую моющую способность, хорошо растворяются в воде и дозируются. Но при этом они являются мощными аллергенами; экологически жестки (накапливаются в воде, почве и не разлагаются до безвредных веществ); имеют ограниченные сроки годности.

В состав СМС входят:

1. Поверхностно-активные вещества (ПАВ), которые обладают моющими свойствами. К ним относят: алкилсульфаты, алкилсульфалаты, алкиларилсульфанаты.

2. Вещества, создающие среду при растворении моющего средства. Слабые кислоты добавляют в состав СМС для стирки шерсти и шелка. Слабые щелочи или щелочные соли добавляют для стирки тканей с химическими волокнами.

3. Ресорбенты - вещества, препятствующие обратному осаждению грязевых частиц на поверхность.

4. Стабилизаторы пены.

5. Также могут входить: отбеливающие, подсинивающие, подкрахмаливающие, антистатические вещества; ферменты; энзимы, которые помогают отстирать загрязненную жирами одежду (разложить белки).

Существует следующая классификация СМС:

- По назначению: для стирки х/б тканей и льна; шелка и шерсти; универсальные средства; спец.средства( для стирки медицинского белья); для стирки детского белья.

- По способу стирки: для ручной и машинной (меньше пены).

- По консистенции: порошкообразные (95%), пастообразные и жидкие.

- По форме выпуска: порошок, таблетки, стружка.

Показатели качества СМС

Химический состав и растворимость, pH среду и моющую способность не проверяют в торговле, т.к. они гарантируются предприятием-изготовителем. В торговле проверке подвергают: целостность и качество упаковки, четкость и полноту маркировки, однородность консистенции и сроки реализации. Упаковывают порошкообразные средства в картонные коробки, жидкие - в пластиковые и стеклянные бутыли; пастообразные - в металлические и пластиковые банки. При маркировке указывают: товарный знак, наименование и адрес предприятия-изготовителя, наименование средства, массу, способ употребления, № стандарта, дату изготовления, гарантийный срок реализации. [6]

Все существующие сегодня на рынке отбеливатели делятся на хлорсодержащие, кислородсодержащие и отбеливатели на основе ультрамаринов.

Хлорсодержащие отбеливатели в большинстве случаев выпускаются в жидкой форме. Их основа — гипохлорит натрия, помимо него в состав входят гидрооксид и/или карбонат натрия и поверхностно-активные вещества. Этот состав известен у нас под торговой маркой «Белизна».

Для повышения эффективности в классическую «Белизну» добавляют специальные ПАВ, обеспечивающие смачиваемость ткани. Такие составы используют в «продвинутых» марках типа ACE. В последнее время появились хлорсодержащие отбеливатели нового поколения, которые помимо обычного отбеливания осуществляют подсинивание, то есть сочетают в себе действие химического и оптического отбеливателей. Пример такого средства — ACE Brilliant.

Преимущества хлоросодержащих отбеливателей:

- эффективное отбеливание даже при низких температурах (даже в холодной воде);

- простота в применении (не требуют кипячения);

- доступная цена («Белизна» — 10—12 рублей за литр);

- привычка («Белизной» люди пользуются уже не один десяток лет);

- более удобная форма выпуска (не «пылят», в отличие от порошков, и легко дозируются);

- помимо отбеливания и удаления пятен подходят для дезинфекции различных поверхностей (облицовочной плитки, кафеля, унитазов и так далее).

Недостатки хлоросодержащих отбеливателей:

- негативное воздействие на ткань: активное использование хлорсодержащих отбеливателей приводит к тому, что ткани желтеют, быстрее изнашиваются и, как следствие, легко рвутся;

- возможность отбеливания только хлопчатобумажных и льняных тканей (ни шелк, ни шерсть, ни синтетические волокна отбеливать хлором нельзя!);

- относительно короткий срок хранения: за 9 месяцев хранения они теряют от 50% до 75% первоначальной активности;

- невозможность использования в автоматической стиральной машине, особенно в сочетании с современными порошками;

-  сильный запах «хлорки», хотя для устранения этого запаха в состав вводят специальные отдушки (но помогает это не всегда).

Жидкие кислородсодержащие (перекисные) отбеливатели представляют собой, как правило, жидкий раствор перекиси водорода. Помимо этого в состав входят поверхностно-активные вещества, стабилизаторы, регуляторы pH, оптические отбеливатели, отдушка и загустители (для гель-составов).

Оптические отбеливатели не отбеливают ткани, а лишь создают видимую белизну. Частички оптического отбеливателя, который является люминесцентным красителем, оседают на ткани и обеспечивают ей эффект белизны при солнечном свете.

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). [7]

Настоящее отбеливание достигается за счет входящего в состав порошка химического (кислородосодержащего) отбеливателя – пербората или перкарбоната натрия. Такой отбеливатель начинает эффективно работать при температуре воды не менее 70 градусов. Для того чтобы порошок, содержащий химический отбеливатель, мог работать и при более низких температурах (30-50 градусов), в его состав вводится активатор отбеливания - ТАЕД.

Эффект кислородного отбеливания основан на окислении загрязнений, разрушении внутримолекулярных связей сложных органических соединений, что приводит к обесцвечиванию и более легкому удалению загрязнений с поверхности ткани.

Преимущества кислородосодержащих отбеливателей:

- высокая эффективность отбеливания хлопчатобумажных, льняных, смесевых тканей, а также изделий из искусственных и синтетических волокон, таких как вискоза, искусственный шелк, нейлон и других;

- возможность применения не только для белых, но и для цветных тканей;

- возможность совместного использования со стиральными порошками в процессе стирки в автоматических стиральных машинах;

- как и хлорсодержащие отбеливатели, все перекисные отбеливатели являются эффективными дезинфицирующими средствами.

У жидких кислородсодержащих отбеливателей есть один существенный недостаток — они плохо сохраняются. В течение первых 3—6 месяцев на 50—75% снижается их активность. Именно с этим связаны частые жалобы потребителей на низкую эффективность кислородсодержащих отбеливателей.

Порошкообразные кислородсодержащие отбеливатели - это более обширная группа по сравнению с жидкими кислородсодержащими отбеливателями. Преимущества порошков кислородосодержащих отбеливателей совпадают с преимуществами жидких, но лишены основного недостатка последних — сохраняют свою эффективность достаточно хорошо и долго (у некоторых срок годности — до 5 лет).

К недостаткам можно отнести «пылящий» состав (общий недостаток порошкообразных средств), а также трудоемкость процессa, если отбеливатель «работает» только при 90 градусах (а у вас нет стиральный машины). [8]

1.3.           Методы определения белизны

Белизна текстильных материалов как показатель визуального (психофизиологического) восприятия и в ряде других случаев как один из важнейших показателей качества продукции в общем случае характеризуется четырьмя показателями: светлотой, цветовым тоном (оттенком белизны), равномерностью (ровнотой) и устойчивостью белизны при хранении и под воздействием тепла и влаги.

Роль цветности при оценке белизны проявляется в том, что текстильные материалы, классифицируемые визуально как «белые», могут восприниматься в сравнении с белым эталоном как немного желтоватые, красноватые, зеленоватые и др. Кроме того, из-за особенностей визуального восприятия наиболее белыми воспринимаются материалы, имеющие не ахроматический, а слегка голубоватый цветовой тон (с доминирующей длиной волны 446 нм).

Таким образом, оценка белизны является относительной (не абсолютной) характеристикой, к тому же по разному воспринимаемой разными людьми, что обуславливает с одной стороны необходимость введения понятия некоего усредненного, стандартного колометрического наблюдателя, а с другой стороны – разработка методов её объективной (инструментальной) оценки.

Критерием применяемости объективных (инструментальных) методов оценки белизны считают:

- возможность численного выражения оценки белизны, и по возможности, их однозначность;

- согласованность с визуальной оценкой, то есть, чем выше численное значение инструментальной оценки белизны, тем выше должна быть белизна, воспринимаемая визуально;

- достаточность для практического применения получаемой точности  и воспроизводимости результатов инструментальной оценки белизны.

Проблема неравномерности (неровноты) по белизне приобретает важное значение при использовании оптических отбеливателей текстильных материалов.

Устойчивость белизны может быть оценена путём сравнения показателей белизны до и после соответствующих воздействий на материал.(ГОСТ)

До начала измерений определяют наличие (или отсутствие) оптического отбеливателя в тестируемой пробе. Для этого пробу осматривают в тёмной комнате под ультрафиолетовой лампой. Проба, содержащая оптический отбеливатель, под воздействием ультрафиолетового излучения будет флуоресцировать.

Если в тестируемой пробе текстильного материала присутствует оптический отбеливатель, то измерение следует проводить на приборе, который освещает пробу полихроматическим светом и имеет относительное распределение спектральной энергии. Если в приборе освещение пробы производится в импульсном режиме, то предварительно должна быть определена пригодность прибора для данных измерений.

Если тестируемая проба не содержит оптического отбеливателя, то измерения можно проводить как при полихроматическом, так и при монохроматическом свете, при этом распределение спектральной энергии источника освещения не будет влиять на получаемые результаты. [2]

2.      Порядок подготовки и проведения испытаний

2.1.           Требования к средствам измерений и используемым материалам

Ныне действующий стандарт ГОСТ 18054-72 «Материалы текстильные. Метод определения белизны» устанавливает следующие требования к средствам измерения:

1. Белизну текстильных материалов определяют на фотоэлектрическом фотометре, обеспечивающем:

а) возможность измерения коэффициента отражения испытуемого образца при синем светофильтре, воспроизводящем в комбинации с приемником света и другими оптическими деталями фотометра кривую спектральной чувствительности, соответствующую стандартной кривой сложения с эффективной длиной волны (457±2,5) нм и полушириной (40±5) нм;

б) освещение испытуемого образца направленным световым пучком, падающим перпендикулярно к поверхности образца с допустимым отклонением оси пучка от нормали не более 4° и измерение отраженного света с помощью интегрирующего шара; допускается освещение образца диффузным светом от интегрирующего шара и измерение светового потока, отраженного по нормали к поверхности; общая поверхность отверстий в интегрирующем шаре не должна превышать 8% поверхности шара;

в) для определения белизны образцов, не содержащих оптические отбеливатели, соответствие спектрального распределения излучения лампы накаливания стандартному источнику света А по ГОСТ 7721-76;

г) для определения белизны образцов, содержащих оптические отбеливатели, применение источника света, создающее освещение, близкое к дневному (например, ртутная лампа высокого давления с преимущественным излучением спектральной линии с длиной волны 366 нм, снабженная корректирующим светофильтром из стекла марки БС-8 по ГОСТ 9411 – 81 толщиной 1, 2 мм, либо источник Д);

д) определение белизны с погрешностью, при которой общая ошибка измерений не превышает 0,5 % коэффициента отражения при измерении белизны образцов, не содержащих оптические отбеливатели, и 1% коэффициента отражения при измерении образцов, содержащих оптические отбеливатели.

2. Используемые при измерениях эталонные пластины должны не реже одного раза в год калиброваться в Научно – исследовательском институте метрологии; для нее должен быть определен коэффициент отражения по отношению к идеально белой поверхности при синем светофильтре, имеющем характеристику, указанную в п.1а.

Отбор образцов для проведения испытания производят:

тканей – по ГОСТ 3810 - 72;

трикотажного полотна – по ГОСТ 8844 – 75;

нетканых материалов – по ГОСТ 13587 – 77;

текстильно- галантерийных изделий – по нормативно- технической документации, утвержденной в установленном порядке;

пряжи и нитей – по ГОСТ 6611.0 – 73.

Допускается определять белизну непосредственно в кусках текстильных материалов (без выреза образцов).

1.Образцы должны быть сухими, кондиционирование перед испытанием не требуется.

2.На образцах не должно быть пятен, цветных просновок, прядильных, ткацких и механических пороков.

3. Образцы до проведения испытаний должны храниться в условиях, предохраняющих их от загрязнения. [1]

2.2.Подготовка и проведение испытаний

Подготовка к испытанию

1. Для определения белизны тканей, трикотажного полотна, нетканых материалов и текстильно – галантерейных изделий образцы испытуемого материала должны быть сложены в несколько слоев. Выбирают такое количество слоев, при котором добавление ещё одного слоя не влияет на величину коэффициента отражения.