Процесс стирки

Процесс гидромеханической обработки изделий из тканей в бытовых стиральных машинах можно разделить на следующие стадии: стирка, полоскание отжим, сушка. Для сильно загрязненного белья в программу обработки включается предварительная стирка. Процесс сушки предусмотрен в стирально-сушильных автоматах и сушильных машинах.

Процесс стирки предназначен для выполнения моющего действия - удаления загрязнений и регенерации физико-гигиенических показателей белья: воздухопроницаемости, гигроскопичности. Стирка включает три основных операции: удаление загрязнений из изделий, отполаскивание, специальную обработку.

Эффект отстирывания количественно определяется фотометрическим способом, основанном на сравнении отражательной способности искусственно загрязненного образца материала до и после стирки с отражательной способностью материала до загрязнения. За эталон абсолютно белого тела принята металлическая пластина, покрытая слоем оксида бария. Показатель отстирываемости или моющая способность (О) определяется по формуле Штюпеля [2]:

где	Бс -	отражательная способность или белизна искусственно загрязненного образца после стирки;
	Би -	отражательная способность материала, из которого изготовлены образцы, до их загрязнения;
	Бз -	отражательная способность искусственно загрязненного образца до стирки.

На эффективность процесса стирки оказывают влияние следующие основные факторы:

а) физико - химический,

б) механический,

в) тепловой,

г) временной.

Процесс стирки происходит в водной среде, основной особенностью которой является небольшое расстояние между молекулами. Молекулы всех компонентов моющего раствора вступают в межмолекулярные контакты, называемые физико - химическим взаимодействием. При физико - химических взаимодействиях происходят фазовые контакты большинства загрязнений с текстильным материалом и раствором и разрушение ранее сформированных адгезионных связей загрязнения с тканью.

Процесс взаимодействия ткани изделий с моющим раствором при стирке можно свести к следующим основным стадиям: положительная адсорбция моющих средств на границе раздела загрязнение - моющий раствор, смачивание ткани и загрязнений, отделение загрязнений от волокна, диспергирование и эмульгирование загрязнений в моющем растворе, стабилизация дисперсий [2].

Физика процесса положительной адсорбции заключается в уменьшении поверхностного натяжения на границе раздела двух сред и проникновении моющего раствора между тканью и загрязнением. Далее с помощью механического воздействия грязь удаляется с ткани, дробится, а образовавшиеся частицы окружаются гидрофильным адсорбционным слоем ПАВ. Молекулы ПАВ проникают также в микротрещины загрязнений и разрушают их вследствие расклинивающего эффекта тонких адсорбционных слоев. Кроме того, большинство обычных загрязнений при рН > 5 заряжается отрицательно и отталкивается от ткани. В процессе стирки электростатическое поле и гидрофильный слой препятствуют сближению частиц загрязнений и осаждению их на ткань.

Под смачиванием понимают вытеснение жидкой фазой какой - либо другой фазы из твердого или жидкого тела. Диспергирование - процесс дробления пигментов и удержания их в жидкой фазе. Эмульгирующая способность - возможность образования эмульсии различных жидких сред. Для моющего действия важна только эмульсия масла в воде.

Под стабилизацией дисперсии понимают свойство системы текстильное волокно - загрязнение - моющее средство предотвращать повторное осаждение удаленного загрязнения на волокно. Это свойство достигается введением в моющее средство карбоксиметилцеллюлозы. При разработке технологического процесса стирки необходимо учитывать, что активность моющего средства зависит от жесткости воды, свойств ПАВ, вида ткани и других факторов.

Почти все загрязнения являются гидрофобными, поэтому они не смачиваются водой. Если в воде растворить моющее средство, то ее поверхностное натяжение резко уменьшится, и раствор смочит загрязнение, заполняя микроскопические поры. Благодаря этому через молекулы моющего вещества происходит соединение воды с загрязнением, уменьшение сил сцепления ткани и загрязнителя.

Таблица 2 - Основные методы создания механического воздействия при стирке

Способ стирки	Создание механического фактора	Характер проявления гидродинамического воздействия
Барабанный	Вращение внутреннего барабана, в котором находится погруженное в моющий раствор белье	Прокачивание моющего раствора через поры материала при ударе изделия о поверхность жидкости в момент падения из верхнего положения
Активаторный	Вращение активатора, в результате которого раствору и изделиям сообщается вращательное движение	Движение моющего раствора сквозь структуру материала за счет разности скоростей жидкости и изделий, движущихся во взвешенном состоянии в водном потоке
Струйный	Подача моющего раствора под давлением из сопла на белье, находящееся в воздушной или жидкой среде	Прокачивание или продавливание моющего раствора через расправленные изделия
Пульсационный	Периодическое сжатие белья в эластичном резервуаре либо с помощью поршня	Выжимание моющего раствора из материала при сжатии и впитывание раствора материалом в период распрямления
Вибрационный	Пульсации жидкости под влиянием высокочастотных колебаний мембраны или специальных вибраторов, в том числе, ультразвуковых	Активное проникновение моющего раствора в поры материала за счет разности скоростей при разной частоте колебаний жидкости и стираемых изделий

При последующем механическом воздействии потоком воды загрязнения переходят в водный раствор. При этом молекулы моющего вещества образуют прочные защитные пленки вокруг отмытых загрязнений и на поверхности волокна, предотвращая повторное осаждение загрязнений на ткань.

Перечисленные выше процессы адсорбции, смачивания, диспергирования, эмульгирования, стабилизации дисперсий классифицируются как физические явления. Истинно химическое взаимодействие в процессе стирки в бытовых стиральных машинах проявляется в основном при химическом отбеливании. Для отбеливания белья применяют два типа препаратов - оптические и химические.

Действие оптических отбеливателей имеет много общего с действием подсинивающих препаратов и основано на физическом процессе сорбции препарата на поверхности ткани. Белые материалы, поглощая часть лучей коротковолновой области спектра, приобретают желтоватый оттенок. Процесс сорбции оптического отбеливателя происходит за счет межмолекулякулярного взаимодействи его коллоидного раствора с текстильными волокнами. Молекулы отбеливателя обладают голубой флуорисценцией и в сумме с желтым оттенком придают белью белый цвет. В результате компенсируется поглощенная часть видимых лучей, желтоватый оттенок дополняется до белого и за счет повышения белизны ткани проявляется эффект оптического отбеливания.

При химическом отбеливании вещества отбеливающих препаратов разлагаются в воде с образованием атомарного кислорода или хлора. Кислородсодержащие препараты эффективно разлагаются при температуре 85°С и выше, а хлорсодержащие - при температуре выше 30°С. В атомарном состоянии кислород и хлор проявляют высокую активность. При движении сквозь материал они промотируют разрыв связи загрязнения с волокном и вступают во взаимодействие либо с атомом водорода ОН-группы волокна, либо с одной из групп загрязнения. Взаимодействие произойдет с той группой, с которой О- или Cl- атомы образуют более прочное соединение, характеризующееся большей энергией связи. За счет разрушения прочных адгезионных связей загрязнений с волокном, для разрыва которых недостаточно действия перечисленных выше физических факторов, достигается эффект химического отбеливания.

Одним из важных компонентов, влияющих на качество процесса стирки, является механический фактор. Роль механического фактора состоит в интенсификации процессов массообмена и массопереноса. Основной составляющей механического фактора является гидродинамический эффект, возникающий при прокачивании жидкости через поры материала. Интенсивность гидромеханического воздействия пропорциональна скорости движения жидкого раствора через поры ткани. Положительное влияние силы трения в процессе стирки состоит в усилении деформации решетки ткани, что способствует удалению закрепленных в ней крупных частиц загрязнений.

Существуют различные способы создания гидромеханического воздействия в процессе стирки. Основные способы стирки перечислены в таблице 2.

Тепловой фактор оказывает большое влияние на качество процесса стирки. В начальный период стирки повышение температуры раствора в значительной степени ускоряет процесс коллоидного растворения моющих веществ в воде.

В течение всего процесса стирки роль теплового фактора состоит в повышении общей энергии системы, увеличении скорости движения ионов и мицелл поверхностно - активных веществ. Это приводит к повышению вероятности встречи ПАВ с загрязнениями, созданию более благоприятных условий для измельчения загрязнений, отделенных от ткани. При повышении температуры раствора происходит набухание волокон материала, увеличение диаметра межволоконных капилляров и улучшаются условия для отделения загрязнений. Действие теплового фактора проявляется также в снижении вязкости граничного слоя жидкости, поверхностного натяжения на границах раздела фаз, что приводит к улучшению условий отделения и диспергирования загрязнений. В целом тепловой фактор оказывает значительное влияние на эффективность процесса стирки в бытовых стиральных машинах.

Технологический процесс стирки протекает во времени, поэтому важное значение имеет правильный выбор продолжительности обработки белья. Роль временного фактора состоит в том, чтобы обеспечить продолжительность каждой операции, необходимую для достаточной реализации действия остальных факторов и обеспечить удаление загрязнений на стадии стирки и синтетических моющих средств при полоскании. При выполнении операций, для которых требуется нагрев раствора, отсчет продолжительности должен начинаться только с момента достижения заданной температуры раствора.