Лако-красочные материалы — производство

Одной из основных операций, проводимых на фабриках хи­мической чистки, является обработка одежды в органических растворителях (трихлорэтилене, перхлорэтилене, уайт-спирите), которая называется обезжириванием. В настоящее время про­цесс обезжиривания проводят с применением специальных до­бавок, получивших название усилителей химической чистки.

Усилители химической чистки, вводимые в органический рас­творитель при обезжиривании одежды, позволяют проводить комплексное удаление почти всех видов загрязнений (жировых, водорастворимых, пигментных и т. д.), что существенно улуч­шает качество чистки одежды и сокращает сроки ее обработки, повышая таким образом выход одежды, идущей непосредствен­но на отделку (глажение и отпаривание) до 90%.

Основным компонентом усилителей химической чистки яв­ляются поверхностноактивные вещества.

Как уже было сказано выше (см. стр. 148), поверхностноак — тивными веществами называются химические соединения, кото­рые при их растворении в воде или каком-либо другом раство­рителе снижают поверхностное натяжение на поверхности раз­дела фаз (например, вода — воздух, вода — загрязнение, вода — ткань и т. д.). Поверхностноактивные вещества при их раство­рении в воде образуют истинные растворы. При повышении кон­центрации поверхностноактивных веществ в воде и достижении критической концентрации мицеллообразовании (ККМ) моле­кулы поверхностноактивных веществ агрегируются, образуя ми­целлы[29]. Существует несколько разных гипотез о строении ми-

Целл поверхностноактивных веществ в растворах. Предпола­гается возможность существования различных мицеллярных структур, образование которых зависит от химической природы поверхностноактивного вещества и растворителя, наличия элек­тролитов, температуры среды и концентрации каждого компо­нента системы. Как было отмечено, молекулу поверхностноак­тивного вещества можно разделить на гидрофильную и гидро­фобную части. Гидрофильной частью служит карбоксильная, сульфатная, сульфонатная и другие группы. Гидрофобная часть состоит большей частью из прямой или разветвленной парафи­новой цепи, бензольного или нафталинового кольца с алкиль- ными радикалами.

Схематично молекула поверхностноактивного вещества пред­ставлена на рис. 6.

Мицеллы поверхностноактивных веществ могут иметь сфери­ческую форму и пластинчатую (см. рис. 6). Эти типы мицелл мо­гут существовать самостоятельно и при благоприятных условиях переходить из одной формы в другую.

Мицеллы поверхностноактивных веществ (по Гессу) состоят из одного или нескольких двойных слоев молекул или ионов, которые расположены параллельно и направлены в водных растворах гидрофобными концами внутрь, а гидрофильными — наружу (к воде).

Следует отметить, что поверхностноактивные вещества про­являют свои свойства (смачивающие, эмульгирующие, моющие, снижение поверхностного натяжения и т. д.) только при крити­ческой концентрации мицеллообразования и выше.

При растворении поверхностноактивных веществ в органиче­ских растворителях также образуются мицеллы, но при более низких концентрациях, чем в водных растворах. При этом мо­лекулы поверхностноактивных веществ расположены таким об­разом, что внутрь мицелл направлены гидрофильные концы мо­лекул, а наружу — гидрофобные.

Если жировые и масляные загрязнения удаляются за счет экстракции органическими растворителями, то для удаления во­дорастворимых загрязнений и частично пигментных загрязнений необходимо присутствие воды и моющих веществ. Вода же в обычных условиях почти не растворяется в органических рас­творителях, применяемых для обезжиривания одежды.

Для введения воды в органический растворитель исполь­зуются поверхностноактивные вещества.

Предполагается, что при введении воды в органический рас­творитель происходит ее связывание за счет сил электростати­ческого притяжения, возникающих между гидрофильной (поляр­ной) частью молекул поверхностноактивных веществ и молеку­лами воды. При этом связанная вода входит в состав мицелл, окружая полярные части поверхностноактивных веществ слоями в виде водяного облака (рис. 7). Соединения такого рода назы­ваются гидратами. Гидраты имеют различный состав, завися­щий от содержания воды, количества поверхностноактивных ве­ществ и их вида, температуры среды и давления над раствором.

Описанный выше механизм связывания воды при помощи поверхностноактивных веществ называется мицеллярным рас­творением или солюбилизацией. Если ткань погрузить в раствор поверхностноактивных веществ в органическом растворителе, то она не намокнет, так как силы электростатического притяжения молекул воды в мицеллах будут превышать капиллярные силы волокна.

При дальнейшем введении воды в систему толщина водяного облака (см. рис. 7) будет увеличиваться, а силы электростати­ческого притяжения — уменьшаться. По достижении определен­ной концентрации некоторая часть воды будет отрываться и пе­реходить в растворитель в виде микрообъемов «свободной» воды.

«Свободная» вода будет находиться со «связанной» в подвижном равновесии, т. е. при переходе некоторого количе­ства «связанной» воды в свободное со­стояние, такое же количество «свобод­ной» воды переходит в связанное состоя­ние с гидрофильной частью молекулы поверхностноактивного вещества.

При чрезмерном насыщении мицелл поверхностноактивных веществ водой однородность системы нарушается и она может расслоиться, что вызовет трудно­исправимый брак (закрасы, усадка и т. д.). Поэтому необходимо оптимальное, строго регламентированное количество «свободной» воды [30], зависящее от ассор­тимента обрабатываемой одежды, ее влажности, состава усилителя, температуры раствора и воз­духа, атмосферного давления и т. д.

Наличие только «связанной» воды (гидраты) не дает эффек­та при удалении водорастворимых и пигментных загрязнений.

Присутствие микрообъемов «свободной» воды (оптимальное количество), гидратов и поверхностноактивных веществ позво­ляет проводить удаление водорастворимых и пигментных за­грязнений аналогично процессу стирки (микростирка). При этом поверхностноактивные вещества являются в одно и то же время и солюбилизирующими агентами и моющими веществами.

Роль поверхностноактивных веществ в процессе обезжирива­ния на этом не ограничивается. Частицы загрязнений (в основ­ном пигментных) удерживаются на поверхности ткани благо­даря присутствию масложировой пленки[31]. По мере экстраги­рования органическими растворителями масложировой пленки
некоторое количество твердых частиц пигментных загрязнений переходит в раствор. В процессе трения и перемешивания при вращении внутреннего барабана обезжиривающей машины час­тицы загрязнений измельчаются (диспергируются) и могут вновь осесть на ткань за счет сил адсорбции или электростатического притяжения, которые возрастают при трении волокон (особенно синтетических) в среде, обладающей низкой диэлектрической постоянной [32].

При этом загрязнения оседают на одежде в виде ровного серого налета, вызывая явление, известное под названием «по — серение» ткани (ресорбция загрязнений).

Присутствующие в растворителе поверхностноактивные ве­щества выполняют в данном случае роль защитного коллоида. Во-первых, они блокируют частицы загрязнений, а во-вторых, адсорбируются на поверхности ткани, препятствуя таким обра­зом обратному осаждению загрязнений на ткань, а следова­тельно, и ее «посерению».

Кроме того, солюбиризируя и удерживая воду мицеллы по­верхностноактивных веществ, повышают электропроводность раствора, что снижает электризацию волокон при трении, а сле­довательно, уменьшают возможность обратного осаждения за­грязнений.

Систематическую работу по созданию отечественных усили­телей химической чистки проводит с 1961 г. Научно-исследова — тельский технохимический институт бытового обслуживания (НИТХИБ).

В настоящее время имеется большое количество рецептов усилителей, в состав которых входят в основном следующие компоненты:

Поверхностноактивные вещества и их смеси;

Вода;

Фиксаторы влажности;

Стабилизирующие вещества;

Ряд составов для удаления специфических загрязнений и смол.

Кроме того, в рецептуру усилителей в настоящее время вво­дятся также пережиривающие вещества (глицерин, ланолин и др.) и отбеливатели (в основном перекисные).

Усилители химической чистки должны отвечать следующим требованиям:

Легко и полностью растворяться в органических раствори­телях;

Не влиять отрицательно на экстрагирование жиров и масел растворителями;

Не повышать огнеопасность растворителей;

Хорошо удалять с одежды водорастворимые и пигментные загрязнения;

Не вызывать повреждение волокон или снятие с них краси­теля;

Не придавать одежде неприятного запаха;

Хорошо фильтроваться через фильтры машин для химиче­ской чистки;

Не вызывать коррозии оборудования;

Сохранять свою однородность при хранении в течение 6 ме­сяцев;

Не влиять на проведение последующих отделочных операций.

Основные виды усилителей, применяемые на фабриках хи­мической чистки, следующие:

АС-1—однородная паста темно-желтого цвета со слабым специфическим запахом, рН 1%-ного водного раствора 5,5—7,5.

Рецептура АС-1, %:

Сульфонол (содержание активного вещества 78—80%). . 39 Авироль 61

АС-1 расфасовывают в железные или деревянные бочки по 150—200 кг.

Хранить его необходимо при температуре не ниже —3°С; при длительном хранении допускается расслаивание, которое устраняется перемешиванием продукта перед применением.

Усилитель АС-1 применяют для хлорированных раствори­телей.

Для применения рекомендуются следующие концентрации:

1) для слабозагрязненной одежды 3—5 г/л с добавлением воды в количестве 15—20% от веса усилителя;

2) для средне — и сильнозагрязненной одежды 10—20 г/л С добавкой воды в количестве 4,5—7 г/л.

Уииверсаль — темно-вишневая прозрачная жидкость с незна­чительным осадком; рН 1%-ного раствора 7,0—7,5, огнеопасен.

Рецептура универсаля, %:

TOC o "1-3" h z Калийное олеиновое мыло (64%-ное) ………………… 55 Минеральное масло (веретенное или транс­форматорное) ………………………………………………………………………. 1

Изопропиловый спнрт……………………………………………. 18

Циклогексанол………………………………………………………. 13

Авнроль…………………………………………………………… 13

Универсаль по данным анализа содержит 15—16% воды. Его расфасовывают в стеклянные бутыли емкостью 10, 15 и 20 л, в бочки из нержавеющей стали по 100 л, в бидоны из белой же­сти до 25 л или специальные бидоны для летучих жидкостей емкостью по 40 л. Хранить усилитель универсаль следует в за­крытых складских помещениях для горюче-смазочных мате­риалов.

Усилитель универсаль можно применять как для хлориро­ванных растворителей, так и для уайт-спирита.

Для применения рекомендуются следующие концентрации:

1) для слабо — и среднезагрязненной одежды 2 г/л.

2) для сильнозагрязненной одежды 4 г/л с добавлением воды в количестве 10% от веса усилителя.

Усилитель-28 — вязкая густая жидкость коричневого цвета с запахом циклогексанола; рН 1%-ного раствора 6,0—6,5.

Рецептура усилителя-28, %:

Сульфонол НП-1………………………………………………. 20

Авироль…………………………………………. … 30

Лецитин……………………………….. ……………………….. 10

Стеарокс-6 или ОП-Ю. . ………………………………….. 15

Изопропиловый спирт………………………………………. 15

Циклогексанол………………………………………………………… 5

Вода………………………………………………………………………. 5

Плотность усилителя при 20°С на Стеарокс. е-6— 1,086, на ОП-10 — 1,096.

Усилитель-28 расфасовывают в полиэтиленовые канистры по 10 л. Хранить его необходимо при температуре от —20 до + 50° С в закрытых складских помещениях. При длительном хра­нении возможно выпадение небольшого количества осадка, лег­коустранимого при перемешивании. Наличие осадка не характе­ризует порчу продукта; срок хранения 6 месяцев.

Для применения рекомендуются следующие концентрации усилителя-28:

1) для обработки одежды I и II степени загрязненности — 2,5 г/л;

2) для обработки одежды III и IV степени загрязненности — 5 г/л.

При применении усилителя-28 добавляют воду в количестве 25% от веса введенного усилителя.

Критерием эффективности применения усилителя является количество одежды, которое после обезжиривания направляется непосредственно в отделочный цех. При применении усилителя АС-1 количество одежды, направляемой на отделку после обезжиривания, составляет 75—80% всей обработанной одежды, при применении усилителя универсаль — 80—85%), усилите­ля-28 — 90—95 %.

Усилитель-28 является также первым отечественным усили­телем, который хорошо фильтруется через фильтровальные по­рошки любых марок.

Все рассмотренные усилители разработаны НИТХИБом. Технология их изготовления в основном такая же, как и техно­логия изготовления пятновыводных составов (см. стр. 208).

В настоящее время в стадии разработки находится усили­тель УС-2.

Рецептура УС-2, %:

Сульфонол сумгантскнй (содержание актив­ного вещества 78—80%) 60

Изопропиловый спирт………………………………………. 17

1%-ный раствор карбоксилметилцеллюлозы 22

1%-ный раствор гексаметафосфата…………………………. 1

УС-2 представляет собой гомогенную и однородную по со­ставу пасту, которая не должна расслаиваться в течение 2 ме­сяцев при температуре хранения от —30 до +30° С.