Лако-красочные материалы — производство

Для отбеливания белой одежды и белья в последние годы широкое распространение получили так называемые оптиче­ские отбеливающие вещества. Принцип их действия сущест­венно отличается от принципа действия средств химического отбеливания, которые были описаны в предыдущем разделе. Если химические отбеливатели разрушают или обесцвечивают окрашенные загрязнения, то оптические отбеливающие веще­ства не воздействуют на сами загрязнения, а лишь нейтрали­зуют производимый ими эффект.

Качество обработки белого белья и одежды оценивается по степени достигаемой белизны, а белизна непосредственно свя­зана с цветом. Что же называется цветом? [24]

Цвет — это свойство тела вызывать определенное зритель­ное ощущение в соответствии со спектральным составом отра­жаемого или испускаемого им излучения. Лучистая энергия в виде электромагнитных волн длиной от 400 до 700 нм попа­дает на чувствительные элементы человеческого глаза и вызы­вает ощущение цвета.

Излучение с более короткими волнами (менее 400 нм) обра­зует ультрафиолетовую часть спектра, не ощутимую глазом. Инфракрасное излучение с длиной волны более 700 нм также не воспринимается глазом, а ощущается как тепло. Цвет тела называется абсолютно белым, если его яркость по всей види­мой части спектра равна 100%, а вызываемое им сложное электромагнитное излучение создает в нормальном человече­ском глазе нейтральное в цветовом отношении ощущение.

Считается, что эталоном белизны является белизна бари­товой пластинки (96%) или пластинки, свежезакопченной окисью магния (100%).

Примеси, содержащие­ся в волокне, поглощают лучи, соответствующие си­ней части спектра, вызы­вая тем самым появление желтизны (поскольку си­ний цвет является допол­нительным к желтому[25]). Появление желтизны вследствие поглощения синего цвета обычно на­зывается «синим дефек­том» ткани. Ранее умень­шить желтизну белья пытались путем подсини­вания его ультрамарином («синька»). При этом желтизна пропадает, ткань становится белее, но менее яркой, так как снижается общий процент отра­жения света, т. е. яркость. В отличие от «синьки» оптические отбеливающие вещества компенсируют желтизну за счет пре­образования невидимых ультрафиолетовых лучей (300—400 нм) В видимые лучи, соответствующие синей части спектра (410— 500 нм). Это явление называется флуоресценцией, а оптические отбеливающие вещества называют иногда флуоресцентными от­беливателями.

На рис. 5 показаны кривые отражения: А — пластинки, покрытой окисью магния;

Б—хлопчатобумажной ткани после химического отбеливания; В — подсиненной хлопчатобумажной ткани; Г — хлопчатобумажной ткани после обработки оптическими от­беливающими веществами.

Из кривой А (в данном случая прямая) можно ясно видеть оба условия, которые должны быть выполнены, чтобы воспри­нимать чисто-белый цвет: во-первых, горизонтальный прямоли­нейный ход кривой отражения и, во-вторых, как можно более высокий процент отражения.

Процент отражения, равный нулю, означает полное погло­щение или черный цвет; напротив, 100% отражения означает полное отсутствие поглощения или чисто-белый цвет. Негори­зонтальный и непрямолинейный ход кривой отражения озна­
чает неравномерное поглощение и, следовательно, цветность. Кривая Б отличается от кривой А тем, что она лежит ниже, т. е. показывает меньший процент отражения (яркость) и спа­дает в сторону коротких длин волн. Это объясняется тем, что ткань сильнее поглощает коротковолновый синий свет, чем ос­тальные лучи видимого спектра. Так как в свете, отраженном тканью, не хватает из-за этого синих лучей, то она кажется желтоватой. Если применить подсинивающее средство, то ход кривой отражения станет более или менее горизонтальным (кривая В). В этом случае условие равномерного отражения по всему видимому спектру будет выполнено, но процент отра­жения станет ниже, чем у кривой Б. Первоначальный желтый оттенок, правда, исчез, но яркость и, следовательно, сила отра­жения света стали меньше — ткань тускнеет.

Ткань, обработанная оптическим отбеливающим веществом, имеет кривую отражения Г, т. е. оптические отбеливатели обес­печивают горизонтальный ход кривой отражения и в то же время, добавляя синий свет флуоресценции, повышают общий процент отражения ткани, т. е. ее яркость. Впервые эффект, по­лучаемый при применении оптического отбеливающего веще­ства, был обнаружен Паулем Крайсом в 1929 г., когда он про­питал раствором эскулина *, добываемого из коры конского каштана, полуотбеленную льняную пряжу.

В дальнейшем химия и промышленное производство опти­ческих отбеливающих веществ быстро развивались. Было син­тезировано большое количество оптических отбеливающих ве­ществ, принадлежащих к различным классам ароматических и гетероциклических соединений с развитой системой сопря­женных двойных связей. К 1963 г. мировой ассортимент опти­ческих отбеливающих веществ уже включал свыше 200 различ­ных наименований с общим выпуском свыше 7000 т в год.

Большая часть оптических отбеливающих веществ по своему химическому строению входит в одну из следующих групп.

1. Производные стильбена * являются наиболее распростра­ненными. Бывают стильбены симметричные:

R R

ГУ

-СН=СН—J

R, R2

И асимметричные: ^^ R

IVN"R

-сн^сн—I! J

R, R2

Где R — различные алифатические и ароматические радикалы, a и R2 — обычно группы, придающие водорастворимость — S03Na, COONa и др. В качестве исходного сырья для получе­ния оптических отбеливающих веществ служит 4,4′-диамино — стильбен-2,2/-дисульфокислота, которую можно получить по схеме:

Сн нитрование >

Восстановление

-Г. Н=СН-/Л

Аналогичную формулу имеет хелиофор WC (Польша) и бланкофор BN (фирма «Байер»).

2. Гетероциклы с пятичленным кольцом также составляют важную группу оптических отбеливающих веществ.

Где

—N R—гт— Y R — радикалы различных

Или || типов; RV / R / У-C-R; N; ХХХ х —NH; О; S. В этой группе наиболее распространены производные ими — дазола (глиоксалина) R_ с____ с—r’

I г

/ш

Например, бланкофор (ультрафор) WT

NaOjS SO-Na

HN. NH

II

О

* Триазин — гетероцикл, в шестичленном кольце которого имеется три атома азота, например— 1,3,5,-триазин (симметричный)

Нг/ Чн

I >

Хсн

На фабриках-прачечных наиболее широкое распространение получил оптический отбеливатель «Белый К для хлопка» («Пря­мой белый»), выпускаемый по ТУ МХП 3732—56.

Его мол. вес 652,6; структурная формула такова:

S03Na

I II I

НОН

По внешнему виду это порошок от серого до светло-коричне­вого цвета, растворяется в воде при температуре 50—60° С. Упа­ковывают порошок в фанерные барабаны по 80 кг, выложенные внутри крафт-бумагой. Хранить продукт необходимо в сухих крытых складских помещениях, исключающих попадание влаги, кислоты и окисляющих реагентов.

Отбеливатель применяют для повышения белизны тканей из целлюлозных волокон.

Оптические отбеливающие вещества при нанесении их на целлюлозные волокна ведут себя подобно прямым красителям, поэтому важны такие их свойства, как сродство к волокну и адсорбция их на волокне (см. гл. X). Таким образом, оптиче­ские отбеливающие вещества, которые применяются при стирке белья, должны обладать определенным химическим сродством к целлюлозному волокну, но прочность их к стирке должна быть невелика, они должны выдерживать максимум 2—5 стирок.

Дело в том, что избыточное количество оптического отбели­вающего вещества может вызвать нежелательную окраску. Оп­тические отбеливающие вещества дают высокую белизну при очень низких концентрациях, но при накапливании их на ткани отбеливающий эффект пропадает и ткань окрашивается в свет­лые цвета (розовый, зеленоватый, голубоватый и др.) за счет собственного цвета «отбеливателя», являющегося в данном слу­чае прямым красителем. Обладая высокой прочностью к стирке и сильным химическим сродством, оптический отбеливатель от стирки к стирке будет накапливаться на бельевой ткани и даст в конце концов нежелательную окраску. Поэтому химическое сродство и стойкость к стирке должны быть согласованы так, чтобы после многократной обработки создавалось определенное равновесие между удаляемым количеством оптического отбели­вающего вещества и количеством его, наносимым на волокно в процессе стирки белья. Оптические отбеливающие вещества, применяемые при стирке белья, должны быть стойки к синте­тическим моющим средствам, щелочи, перекиси водорода, к теплу и нагреву в процессах стирки, сушки и глажения.

В механических прачечных для отбелки хлопчатобумажного белого белья в настоящее время в качестве оптического отбели­вающего вещества применяют прямой белый краситель (по но­менклатуре, принятой в СССР — «Белый /(для хлопка») по спо­собу, разработанному автором. Норма расхода прямого белого красителя для отбелки хлопчатобумажного белья составляет 0,1—0,15 кг на 1 т сухого белья. Нужно отметить, что эта норма занижена по сравнению с требуемым количеством в связи с опасностью нежелательного закрашивания белья в силу яв­ления накапливания оптического отбеливателя при многократ­ных стирках, о котором сообщалось выше. Поэтому максималь­ную белизну белье при применении оптического отбеливателя приобретает через 3—5 стирок. Для растворения прямого бе­лого красителя рекомендуется применять умягченную воду. Пря­мой белый краситель растворяется при размешивании в коли­честве 1 —1,5 г/л при температуре 60° С.

Оптические отбеливатели рекомендуется применять при вто­рой стирке белья (при стирке двухванным способом) или при третьей стирке. При этом увеличиваются время обработки и температура (с повышением температуры повышается выбирае — мость оптического отбеливателя). Кроме того, мыла и синтети­ческие моющие средства, являясь хорошими диспергаторами, способствуют равномерному отбеливанию.

В настоящее время во многих прачечных применяют центра­лизованный разлив стирального раствора; в связи с этим опти­ческий отбеливатель приготавливают прямо в моющем растворе и подают и в первую, и во вторую стирки. Норма расхода опти­ческого отбеливателя при этом несколько увеличивается при­мерно на 10%- Такой способ удобен, но не оправдан, так как приводит к необоснованному расходу сравнительно дорогого оптического отбеливателя без существенного увеличения бе­лизны белья. Существует ошибочное мнение, что оптические отбеливающие вещества могут заменить отбелку перекисью во­дорода, что они якобы могут ликвидировать все недостатки даже плохой стирки.

Оптические отбеливающие вещества в силу физической сущ­ности их действия требуют хорошо подготовленного белья, т. е. высококачественной стирки и химической отбелки. Они предназ­начены для повышения белизны, которую невозможно достиг­нуть ни стиркой, ни химической отбелкой. Их правильнее было бы назвать усилителями белизны.

После обработки оптическим отбеливающим веществом ста­новятся еще более заметны недостатки плохой стирки или хи­мической отбелки. Незначительная разница в действии различ­ных способов стирки, едва определяемая визуально, может стать видимой после обработки оптическими отбеливающими вещест­вами. Поэтому нельзя разрывать две стороны единого процесса отбелки белья (химическая отбелка и отбелка оптическими от­беливающими веществами), цель которого — максимальное уве­личение белизны белья. Только совместное применение химиче­ской отбелки перекисью водорода и отбелки оптическими отбе­ливающими веществами дает положительные результаты. Опыты показали, что совместное применение отбелки перекисью водо­рода и оптическими отбеливающими веществами дает возмож­ность значительно повысить белизну белья и уменьшить при этом потери прочности бельевой ткани за счет уменьшения нормы расхода перекиси водорода.

В последнее время освоен выпуск синтетических моющих по­рошков специально для прачечных (см. гл. III), в рецептуру многих из них как активная добавка входит оптический отбе­ливатель. Применяя такие порошки для стирки белья, специ­альную обработку оптическими отбеливающими веществами можно не проводить.