Одна из задач при стирке белья - удаление ряда самых разнообразных пятен из различных типов тканей. Для удаления таких пятен, как например пятен от чая, кофе, красного вина, фруктов и овощей, применяется отбеливающая система. Отбеливание предполагает химическое разложение окрашенных частей пятна на поверхности ткани за счет их окисления и образования легко удаляемых с ткани продуктов.

Другая задача - гигиеничность стирки. В последние годы во всем мире дезинфицирующая способность стиральных порошков становится все более важным фактором, поэтому желательно, чтобы порошок имел не только отбеливающие, но и дезинфицирующие свойства, что может быть достигнуто за счет повышения окисляющей способности моющего средства.

При высоких температурах стирки 60°С и выше в качестве отбеливателя эффективны такие вещества, как перборат натрия (PBS) или перкаронат натрия (PCS), которые иногда рассматриваются как твердые формы перекиси водорода. Тем не менее, в течение последних 20 лет стало актуальным повышение эффективости отбеливания при более низких температурах. Внедрение в быт синтетических тканей, повышенный спрос на окрашенный текстиль, а так же необходимость понизить затраты энергии (включая и температуру, и время стирки) - все эти факторы делают необходимым понижение температуры стирки. Анализ потребительского рынка Европы показывает, что в 75% случаев стираются окрашенные изделия и что большинство стирок проводится при температуре от 30 до 60°С.

Однако при температуре стирки 20-40°С PBS и PCS сами по себе неэффективны. Гораздо более эффективны составы, которые реагируют с пероксоионами в растворе с образованием промежуточных соединений, более активных при низкотемпературном отбеливании. Эти компоненты называются активаторами отбеливания (bleaching activators), и наиболее часто используемым является тетраацетилэтилендиамин (TAED). Приведенный ниже график иллюстрирует усиление отбеливающего эффекта в присутствии TAED.

Рисунок 1. Влияние температуры на эффективность отбеливания

Что же касается дезинфекции при стирке, то для оптимальной эффективности отбеливания и обеспечения максимальной биоцидной активности нужно учитывать взаимное влияние компонентов, а именно выбор поверхностно-активных веществ, используемых в сочетании с TAED для обеспечения дезинфекции широкого спектра тканей.

Для максимальной эффективности отбеливания при низких температурах важно оптимизировать рецептуры стирального порошка и включить в них отбеливающую систему. Существует ряд параметров, которые следует учитывать при составлении рецептур.

Руководство по разработке рецептур с использованием активатора отбеливания TAED - общие принципы

Влияние рН: реакция гидролиза TAED с образованием перекисных интермедиатов протекает быстрее при высоких значениях рН раствора, что связано с большей доступностью аниона пергидроксила, высвобождаемого из пербората или перкарбората. Для TAED оптимальное значение рН в условиях домашней стирки колеблется от 9 до 10,5. Однако, более низкое рН (около 9) может улучить биоцидный эффект рецептуры.

Влияние температуры: повышение температуры раствора повышает эффективность образования пероксоанионов, образуемых TAED, хотя их выделение достаточно хорошо происходит даже при 20°С.

Концентрация и молярное соотношение активатора к источнику кислорода: увеличение концентрации повышает уровень содержания активных веществ. И хотя стехиометрически требуется один моль пероксосоли для образования одного моля надкислоты из TAED, долю активного кислорода обычно увеличивают для более быстрого завершения реакции отбеливания, особенно в присутствии во время стирки нежелательных примесей, которые могут вызвать нежелательные побочные реакции. Определение количества активного кислорода для оптимальной эффективности в каждой рецептуре определяется по-разному с учетом типичных условий использования. Прослеживая качество стирки и изучая высвобождение надкислот при различных соотношениях пероксосолей к TAED, для этих характеристик можно найти экономически эффективное решение.

Стабильность при хранении: Важно убедиться, что входящая в порошок система отбеливания - и TAED, и перекисная соль - стабильны при хранении в оригинальной упаковке производителя. Важен правильный выбор соотношения TAED и перекисного соединения, а также оптимизация рецептуры, например, с помощью подбора ингредиентов, понижение влаги до возможных пределов, а также оптимизация производственного процесса и выбор соответствующей упаковки.

Использование активаторов TAED в рецептурах для стирки цветного белья

Cегодня на рынке появились рецептуры для стирки цветного белья, занимающие небольшой сектор продаж стиральных порошков. В Европе этот вид рецептуры не содержит отбеливающей системы (нет ни пероксосолей, ни активаторов), а часто имеет в своем составе высокое содержание энзимов, компенсирующих потерю эффективности при отсутствии отбеливающей системы. Однако существует много опасений и проблем в отношении использования таких продуктов, такие как плохое удаление пятен и потемнение белой ткани. Кроме того, у этих рецептур нет дезинфицирующего эффекта, и уже доказано, что они эффективны в отношении сохранении цвета далеко не для всех типов красителей.

Одно из потенциальных решениий - включение в рецептуру оптимизированной отбеливающей системы TAED/перборат. Многие рецептуры, претендующие на свойства сохранения цвета, например, в США, на данный момент содержат перборат натрия, и недавно в других странах на рынке появились рецептуры, содержащие активатор TAED. Ниже приведены примеры, показывающие преимущества добавления TAED в эти рецептуры.

В резельтате добавление активированной отбеливающей системы TAED/перборат значительно улучшает удаление пятен, не влияя при этом на естественный цвет одежды.

Рисунок 2. Удаление загрязнений, 1 цикл, 40°С

Рисунок 3. Окрашенная х/б ткань, 20 циклов, 40°С

Результаты, представленные на рис. 2, показывают, насколько добавление TAED улучшает удаление пятен при 40°С. Рисунок 3 показывает, что отличие даже в 1 единицу показателя цветности значительно; желательно более низкое изменение значения показателя цветности, поскольку это означает незначительное изменение первоначального цвета. Можно сказать, что при добавлении в рецептуру отбеливающей системы, ни одна из испытываемых тканей в 20 стирках при температуре 40°С не продемонстрировала уменьшения показателя цветности более, чем на 1 единицу. Использование активатора TAED с перекисной солью в этих рецептурах может дать дополнительные преимущества, такие как, например, более качественное удаление пятен, сохранение изначальной белизны и важный дезинфицирующий эффект, все это без изменения изначального цвета ткани.

Химия отбеливания с использованием активатора TAED

Растворение пербората или перкарбоната натрия в воде в щелочной среде, как при ручной стирке, так и при стирке в автоматической стиральной машине, приводит к образованию аниона пергидроксила. Этот анион является эффективным отбеливателем, но образуется он в достаточных количествах только при температуре выше 60 °С. Однако, он может вступать в реакцию с некоторыми соединениями, образуя анионы, которые отбеливают при низких температурах гораздо более эффективно. TAED - это именно такое соединение.

Упрощенно химизм реакции кислородного отбеливания с использованием TAED можно представить следующим уравнением:

Рисунок 4.

Один моль TAED, который реагирует с двумя молями аниона пергидкроксила (нуклеофильная атака), образует два моля эффективного аниона перацетата и один моль биоразложимого побочного продукта DAED (диацетилэтилендиамин). Две оставшиеся ацетатные группы в молекуле DAED в условиях стирки не подлежат замещению. Реакция пергидролиза в щелочных условиях протекает быстро, даже при температуре ниже 20°С.

Таким образом, введение TAED в рецептуру стирального порошка наряду с перборатом/перкарбонатом приводит с химической точки зрения к изменению непосредственно отбеливающего агента, а поскольку перацетат - анион отщепляет активный кислород при более низкой температуре, становится возможным использование СМС с тем же отбеливающим эффектом при гораздо более низких температурах (20-40°С).

Рецептуры стиральных порошков, содержащих отбеливающую систему перборат/TAED

Ведущие европейские производители компонентов для СМС в качестве технической поддержки открыто публикуют примерные рецептуры стиральных порошков на основе сырья производимого ими. В большинстве подобных рецептур присутствует TAED.

Приведем несколько примеров без описания технических подробностей приготовления самого порошка и его грануляции.

Рецептура стирального порошка "европейского типа" с низким пенообразованием для автоматических стиральных машин от фирмы Henkel (рецептура #01-11.997)

Рецептура высоконцентрированного стирального порошка от фирмы Clariant (рецептура А-1005)

Стандартная рецептура стирального порошка от фирмы Clariant (рецептура А-1002)

Таким образом, TAED вводится в рецептуру СМС в количествах от 1,5 до 5 весовых процентов, что существенно не влияет на стоимость продукта, однако позволяет существенно повысить потребительские свойства СМС и его конкурентоспособность на рынке.

www.newchemistry.ru