Стиральный порошок – это вид моющего средства (чистящего средства), используемого для чистки грязного белья (одежды). Стиральный порошок выпускается в порошкообразном ( стиральном порошке ) и жидком виде.
В то время как порошкообразные и жидкие моющие средства занимают примерно равную долю мирового рынка стиральных порошков с точки зрения стоимости , порошкообразные моющие средства продаются в два раза больше, чем жидкие, с точки зрения объема . [1]
С древних времен химические добавки использовались для облегчения механической стирки текстильных волокон водой. Самые ранние зарегистрированные свидетельства производства мылоподобных материалов датируются примерно 2800 годом до нашей эры в древнем Вавилоне . [2]
Немецкие химические компании разработали поверхностно-активное вещество на основе алкилсульфата в 1917 году в ответ на нехватку ингредиентов для мыла во время блокады Германии союзниками во время Первой мировой войны . [1] [3] В 1930-х годах были разработаны коммерчески жизнеспособные пути получения жирных спиртов , и эти новые материалы были преобразованы в их сульфатные эфиры , ключевые ингредиенты коммерчески важного немецкого бренда FEWA, производимого BASF , и Dreft , американского бренда. производства Procter & Gamble . Такие моющие средства в основном использовались в промышленности до окончания Второй мировой войны . К тому времени новые разработки и последующее переоборудование заводов по производству авиационного топлива для производства тетрапропилена , используемого в производстве бытовых моющих средств, вызвали быстрый рост внутреннего использования в конце 1940-х годов. [3]
Стирка белья предполагает удаление смешанных загрязнений с поверхностей волокон. С химической точки зрения почвы можно разделить на:
К трудноудаляемым загрязнениям относятся пигменты и красители , жиры , смолы , смолы , воски и денатурированные белки . [4]
Стиральные порошки могут содержать наполнители (примерно 50% по весу), поверхностно-активные вещества (15%), отбеливатели (7%), ферменты (2%), средства против отложения загрязнений, регуляторы пенообразования, ингибиторы коррозии , оптические отбеливатели , ингибиторы переноса красителя, ароматизаторы. , красители , наполнители и вспомогательные средства для рецептур . [4]
Строители (также называемые хелатирующими или секвестрирующими агентами ) являются смягчителями воды . Большинство бытовых систем водоснабжения содержат некоторые растворенные минералы, особенно в районах с жесткой водой . Катионы металлов , присутствующие в этих растворенных минералах, особенно ионы кальция и магния, могут вступать в реакцию с поверхностно-активными веществами с образованием мыльной пены , которая гораздо менее эффективна для очистки и может осаждаться как на ткани, так и на компонентах стиральной машины. Строители удаляют минеральные ионы, ответственные за жесткость воды, путем осаждения , хелатирования или ионного обмена . Кроме того, они помогают удалить почву путем распыления .
Самыми ранними строителями были карбонат натрия (стиральная сода) и силикат натрия (жидкое стекло). В 1930-е годы были введены фосфаты ( фосфаты натрия ) и полифосфаты ( гексаметафосфат натрия ), продолжилось внедрение фосфонатов ( HEDP , ATMP , EDTMP ). Хотя эти агенты на основе фосфора, как правило, нетоксичны, теперь известно, что они вызывают загрязнение питательными веществами , что может иметь серьезные последствия для окружающей среды. Как таковые они были запрещены во многих странах, что привело к разработке не содержащих фосфор агентов, таких как поликарбоксилаты ( ЭДТА , НТА ), цитраты ( тринатрийцитрат ), силикаты ( силикат натрия ), глюконовая кислота и полиакриловая кислота ; или ионообменные агенты, такие как цеолиты .
Щелочные составы также могут повысить производительность, изменив pH моющей жидкости. Гидрофильные волокна, такие как хлопок, естественным образом имеют отрицательный поверхностный заряд в воде, тогда как синтетические волокна сравнительно нейтральны. Отрицательный заряд дополнительно увеличивается за счет адсорбции анионных поверхностно-активных веществ. С увеличением pH почва и волокна становятся более отрицательно заряженными, что приводит к усилению взаимного отталкивания. Оптимальный диапазон pH для хорошей моющей способности составляет 9–10,5. [5] Щелочи также могут улучшить эффективность стирки за счет омыления жиров.
Активатор и поверхностно-активное вещество работают синергетически, обеспечивая удаление загрязнений, а моющий эффект заполнителя может превосходить эффект поверхностно-активного вещества. Благодаря гидрофильным волокнам, таким как хлопок , шерсть , полиамид и полиакрилонитрил , трифосфат натрия удаляет грязь более эффективно, чем простое поверхностно-активное вещество. Ожидается, что при стирке гидрофобных волокон, таких как полиэфиры и полиолефины , эффективность ПАВ превосходит эффективность наполнителя, однако это не так. [6]
Поверхностно-активные вещества отвечают за большую часть очищающих свойств стирального порошка. Они обеспечивают это за счет поглощения и эмульгирования почвы в воде, а также за счет снижения поверхностного натяжения воды для улучшения смачивания .
Стиральные порошки содержат в основном анионные и неионогенные поверхностно-активные вещества. Катионные поверхностно-активные вещества обычно несовместимы с анионными моющими средствами и имеют низкую эффективность очистки; они используются только для определенных особых эффектов, например, в качестве смягчителей ткани , антистатиков и биоцидов . Цвиттерионные поверхностно-активные вещества редко используются в стиральных порошках, главным образом по соображениям стоимости. В большинстве моющих средств используется комбинация различных поверхностно-активных веществ, чтобы сбалансировать их эффективность.
До 1950-х годов мыло было преобладающим поверхностно-активным веществом в стиральных порошках. К концу 1950-х годов так называемые «синтетические моющие средства» (синдеты), такие как разветвленные алкилбензолсульфонаты, в значительной степени заменили мыло в развитых странах. [7] [8] Из-за их плохой биоразлагаемости эти разветвленные алкилбензолсульфонаты были заменены линейными алкилбензолсульфонатами (LAS) в середине 1960-х годов. С 1980-х годов алкилсульфаты , такие как ДСН, находят все большее применение по сравнению с ЛАС.
С 1970-х годов неионогенные поверхностно-активные вещества, такие как этоксилаты спиртов, стали занимать более высокую долю в стиральных порошках. В 1990-х годах глюкамиды появились в качестве вспомогательных поверхностно-активных веществ, а алкилполигликозиды стали использоваться в специальных моющих средствах для тонких тканей. [4]
Несмотря на название, в состав современных отбеливателей для стирки не входит бытовой отбеливатель ( гипохлорит натрия ). Отбеливатели для стирки обычно представляют собой стабильные аддукты перекиси водорода , такие как перборат натрия и перкарбонат натрия ; они неактивны как твердые вещества, но выделяют перекись водорода при контакте с водой. Основными объектами отбеливателей являются окисляемые органические пятна, обычно растительного происхождения (например , хлорофилл , антоциановые красители, дубильные вещества , гуминовые кислоты и каротиноидные пигменты). Перекись водорода недостаточно активна в качестве отбеливателя при температуре ниже 60 ° C (140 ° F), что традиционно делало горячую стирку нормой. Разработка активаторов отбеливания в 1970-х и 1980-х годах позволила использовать более низкие температуры стирки. Эти соединения, такие как тетраацетилэтилендиамин (ТАЭД), реагируют с перекисью водорода с образованием надуксусной кислоты , которая является еще более эффективным отбеливателем, особенно при более низких температурах. [4]
Использование ферментов для стирки было предложено в 1913 году Отто Ромом . Первый препарат представлял собой экстракт поджелудочной железы, полученный от забитых животных, неустойчивый к щелочам и хлорной извести. Только во второй половине века, когда появились термостойкие бактериальные ферменты, эта технология стала основной.
Ферменты необходимы для разложения стойких пятен, состоящих из белков (например, молока, какао, крови, яичного желтка, травы), жиров (например, шоколада, жиров, масел), крахмала (например, пятен от муки и картофеля) и целлюлозы (поврежденные пятна). хлопковые волокна , пятна от овощей и фруктов). Для каждого типа пятен требуется свой тип фермента: протеазы ( савиназа ) для белков, липазы для жиров, α-амилазы для углеводов и целлюлазы для целлюлозы.
Многие другие ингредиенты добавляются в зависимости от ожидаемых обстоятельств использования. Такие добавки изменяют пенообразующие свойства продукта, стабилизируя или противодействуя пенообразованию. Другие ингредиенты увеличивают или уменьшают вязкость раствора или солюбилизируют другие ингредиенты. Ингибиторы коррозии противодействуют повреждению моечного оборудования. Ингибиторы переноса красителя не позволяют красителям одного изделия окрашивать другие предметы. Обычно это полярные водорастворимые полимеры, такие как поливинилпирролидон , с которыми красители преимущественно связываются. Средства против повторного осаждения, такие как карбоксиметилцеллюлоза, используются для предотвращения повторного прилипания мелких частиц грязи к очищаемому продукту. [4] Коммерческие или промышленные прачечные могут использовать закваску для белья во время последнего цикла полоскания, чтобы нейтрализовать любые оставшиеся щелочные поверхностно-активные вещества и удалить чувствительные к кислоте пятна.
Ряд ингредиентов влияет на эстетические свойства очищаемого предмета или самого моющего средства до или во время использования. Эти агенты включают оптические отбеливатели , смягчители ткани и красители. В состав современных моющих средств также входят разнообразные отдушки при условии, что они совместимы с остальными компонентами и не влияют на цвет очищаемой вещи. Духи обычно представляют собой смесь многих соединений , общие классы включают терпеновые спирты ( цитронеллол , гераниол , линалоол , нерол ) и их эфиры ( линалилацетат ), ароматические альдегиды ( гелионал , гексилциннамальдегид , лилиал ) и синтетические мускусы ( галаксолид ).
Во всем мире, хотя жидкие и порошкообразные моющие средства занимают примерно равную долю рынка по стоимости, порошковый стиральный порошок используется более широко. В 2018 году продажи порошкообразных моющих средств составили 14 миллионов тонн , что вдвое больше, чем продаж жидких средств. В то время как жидкое моющее средство широко используется во многих западных странах, порошковое моющее средство популярно в Африке, Индии, Китае, Латинской Америке и на других развивающихся рынках . Порошки также занимают значительную долю рынка в Восточной Европе и некоторых странах Западной Европы из-за их преимущества перед жидкостями в отбеливании одежды. По словам Десмета Баллестра, проектировщика и строителя химических заводов и оборудования для производства моющих средств, порошкообразные моющие средства занимают 30–35% рынка Западной Европы. По данным Lubrizol , рынок порошковых моющих средств растет на 2 процента ежегодно. [1]
Фосфаты в моющих средствах стали экологической проблемой в 1950-х годах, а в последующие годы стали предметом запретов. [9] Фосфаты делают белье чище, но также вызывают эвтрофикацию , особенно при плохой очистке сточных вод . [10]
Академическое исследование ароматизированных средств для стирки в 2013 году выявило «более 25 летучих органических соединений , выбрасываемых из вентиляционных отверстий сушильных машин, с самыми высокими концентрациями ацетальдегида, ацетона и этанола. Семь из этих летучих органических соединений классифицируются как опасные загрязнители воздуха (HAP), а два - как канцерогенные HAP ( HAP). ацетальдегид и бензол)». [11]
Директива ЕЭС 73/404/ЕЕС предусматривает среднюю биоразлагаемость не менее 90% для всех типов поверхностно-активных веществ, используемых в моющих средствах. Содержание фосфатов в моющих средствах регулируется во многих странах, например, в Австрии, Германии, Италии, Нидерландах, Норвегии, Швеции, Швейцарии, США, Канаде и Японии.
Самые ранние зарегистрированные свидетельства производства мылоподобных материалов датируются примерно 2800 годом до нашей эры в древнем Вавилоне.
