6.2. Физические основы стирки

Стирка тканей  комплекс тепловых механических и химических воздействий на загрязненную ткань с помощью моющих средств и удаление загрязнения моющими и ополаскивающими растворами.

Параметрами, характеризующими качество стирки, являются следующие:

-отстирываемость, определяемая сравнением белизны отстиранной и загрязненной ткани в процентах;

-потеря прочности ткани в процентах, которая показывает уменьшение усилия на разрыв материала после 20 стирок;

-эффективность полоскания, определяемая щелочностью воды после полоскания в сравнении со щелочностью водопроводной воды.

На параметры стирки влияют как свойства загрязнений, так и свойства тканей, особенно способность последних поглощать воду, оцениваемая такими характеристиками как: водопоглощаемость, намокаемость, капиллярность.

Большое значение для определения режимов стирки имеет также устойчивость ткани к температурному (тепловому) воздействию. Температура влияет на скорость течения химических реакций во время стирки и, следовательно, повышение температуры способствует отстирываемости.

Современные ткани это текстильные материалы, которые разделяют на следующие три группы: натуральные; химические и смешанные.

Материалы для натуральных тканей образуются в природе. Это шерсть, хлопок, шелк и лен. Химические материалы, как искусственные, так и синтетические изготовляются промышленностью. Смешанные материалы содержат ткани обоих видов.

В процессе использования изделия из ткани загрязняются бытовыми и промышленными загрязнениями, в состав которых входят:

-вещества, растворяемые в воде и легко удаляемые с волокон тканей;

-вещества, растворимые в воде и активно оседающие на волокно ткани;

-белковые, жировые вещества и пигменты неорганического происхождения.

Вещества первой группы не имеют родства с волокном и легко удаляются с водой при температуре 5060^оС (это, например, соли, мочевина). Их удаление производится простым полосканием в воде.

Вещества второй группы растворяются в воде, но имеют родство с волокнами и прочно с ними связываются (чернила, чай, кофе и т.д.). Удаление их можно производить лишь химическим путем.

Вещества третьей группы бывают животного, растительного или минерального происхождения. Окисление этих веществ увеличивает прочность их связи с материалами и интенсивность их загрязнения. Белковые и жировые загрязнения, содержащие красители, удерживаются в материалах благодаря проникновению малых частиц пигмента и адсорбции растворимых красителей. Их удаление более тяжелое и производится термическим путем или применением биологически активных веществ.

Самым тяжелым загрязнителем (с точки зрения удаления) является сажа, т. к. она подвержена разрушению и вторичному выпадению на ткань, что приводит к необратимому посерению материала.

На степень загрязнения материала оказывают также его диэлектрические свойства. Так ткани, имеющие высокое объемное электрическое сопротивление, накапливают заряды и притягивают к себе пыль из окружающей среды.

По способу соединения загрязнителя и ткани обычно различают четыре группы связей загрязнений и материалов:

• включение макрочастиц загрязнений в дефекты поверхности материалов и волокон (в трещины и порезы);

• включение макрочастиц загрязнений между волокнами материала;

• удержание инородного вещества загрязнения межмолекулярными или электрическими силами;

• химическое взаимодействие загрязнителя с тканью.

Синтетические моющие средства обязательно содержат ряд вспомогательных веществ, улучшающих их моющую способность. В их состав включают щелочные соли неорганических кислот (карбонат и бикарбонат натрия, фосфаты и силикаты натрия), нейтральные соли (сульфат или хлорид натрия, обладающие отбеливающими и дезинфицирующими свойствами (перборат и перкарбонат натрия). Важную роль играют такие органические компоненты моющих средств, как карбоксиме-тилцеллюлоза, предотвращающая повторное отложение загрязнений из моющего раствора на отмытую поверхность, отбеливатели, применяемые для устранения желтого оттенка неокрашенных тканей и др.. Отбеливатели делятся на химические, разрушающие окислением особо упорные загрязнения, и оптические, никак не действующие на грязь, но обладающие свойством свечения под действием видимых или ультрафиолетовых лучей, которые также входят в состав солнечного света. Оптические отбеливатели делают выстиранную ткань белее, заставляя ее светиться.

Многие моющие вещества содержат ферменты, предназначенные для удаления нерастворимых белковых соединений, органические бактерициды, стабилизаторы пены (например, алкиломиды) или пеногасители. Многие моющие средства имеют в своем составе ароматические вещества или отдушки. В состав современных стиральных порошков входят также антистатики, снимающие с одежды электрический заряд. По способу воздействия на ткани все выпускаемые СМС условно можно разделить на четыре группы:

• для шерстяных и шелковых тканей;

• для хлопчатобумажных и льняных тканей;

• универсальные;

• для сильно загрязненных грубых тканей.

Например, порошок с ферментами не годится для стирки тканей на белковой основе (шерсти и шелка), т. к. его применение может испортить ткань. Порошки, применяемые для ручной стирки, могут быть непригодны для стирки в машине вследствие их повышенного пенообразования, которое приведет к остановке машины. Недопустимо применять хозяйственное мыло для машинной стирки, поскольку мылом могут быть забиты трубки, шланги, клапаны, которыми современные стиральные машины «наполнены» в изобилии. Неэкономно стирать в мягкой воде порошком, содержащим умягчитель, к тому же он вреден для окружающей среды. Из этих же соображений не всегда требуется и отбеливатель.

При стирке принято использовать несколько порошков для различных видов тканей. Так отечественный порошок «Эра» предназначен для стирки хлопчатобумажных и льняных тканей, «Новость»  для стирки шерсти и шелка, «Лотос»  универсальный порошок.

Исходя из этого, некоторые фирмы начали выпуск стиральных порошков под названием «Сделай сам». Такие порошки состоят из различных компонентов, размещенных в отдельных пакетах. Пакет с основным порошком содержит ПАВ. В других пакетах содержатся водоумягчитель, отбеливатель-окислитель и ферменты. Содержимое пакетов, следуя инструкциям, смешивают в зависимости от жесткости воды, степени загрязнения стираемых вещей, их окраски и др. Статистика показывает, что особо вредный для окружающей среды отбеливатель необходим лишь в одном случае из пяти.

Потребитель получает от этого немалую экономию: если вода мягкая, то умягчитель можно просто не покупать, можно сэкономить на отбеливателе или на основном порошке. Шерсть и шелк будут меньше изнашиваться, если не добавлять порошок с ферментами.

Бытовая химия сегодня развивается столь же бурно, как и бытовая техника, да и сфера сервиса в целом. Производители предлагают целый спектр высококачественных стиральных порошков, которые могут удовлетворить самым взыскательным требованиям потребителей.

Все СМС выпускаются в виде жидкостей, порошков и паст. Жидкости и пасты значительно реже вызывают аллергию. Связано это с тем, что частицы порошка, попадая в дыхательные пути, могут раздражать слизистую оболочку, а также вызывать аллергическую реакцию. Однако жидкости и пасты не так эффективны, как порошки. Помимо ПАВ в состав большинства СМС входят фосфаты, которые уменьшают жесткость воды и, тем самым, повышают эффективность стирки. Обычно в состав СМС, выполняющих специальную функцию отбеливания, в качестве отбеливателя входит перборат натрия. Иногда добавляется оптический отбеливатель, который не разрушает, а лишь маскирует пятна. СМС с биодобавками предназначены для удаления любых трудно выводимых пятен. Их компонентом являются специальные ферменты (энзимы), способствующие расщеплению белков. Эти синтезированные энзимы  аналоги природных ферментов, например, таких, которые содержатся в желудке человека и ускоряющие процесс расщепления белков и жиров. Как правило, СМС содержат ферменты, выполняющие только одну из этих функций, т. е. они удаляют либо жировые, либо белковые пятна.

Несмотря на неоспоримые достоинства порошков с биодобавками, они опасны для шелка и шерсти, т. к. эти ткани состоят из белковых веществ. Белковые молекулы разрушаются разными способами: при кипячении, под действием кислот, щелочей и ферментов. Поскольку энзимы, входящие в состав СМС, способствуют расщеплению белков, они также успешно, хотя и постепенно, разрушают волокна шерстяной и шелковой ткани. Изделия из деликатных тканей нельзя стирать при температуре выше 40°С, причем для них, по возможности, нужно использовать специальные шампуни или жидкости.

Порошки-автоматы отличаются от обычных порошков тем, что при стирке образуют очень мало пены, а стирают не хуже. Благодаря таким свойствам их используют для стирки в автоматических стиральных машинах, которые плотно закрыты и обильная пена может их просто испортить, однако порошки-автоматы также хороши при ручной стирке и в обычных стиральных машинах.

6.3. Принципы работы и конструкции стиральных машин

С древнейших времен основным принципом стирки считается интенсивное прокачивание моющего раствора через волокна ткани. С тех пор как трудоемкий процесс стирки возложили на машины, они претерпели много конструктивных изменений, сохраняя при этом, как правило, основной принцип, осуществляемый за счет активации моющего процесса. По способу активации стиральные машины разделяют на:

-активаторные;

-барабанные;

-воздушно-пузырьковые;

-ультразвуковые;

-вибрационные.

Стиральные машины активаторного типа  самые простые и дешевые машины, они представляют собой бак для стирки с присоединенным к нему электромотором, который приводит в движение активатор (диск с лопастями), установленный внутри бака. Активатор попеременно вращает воду с бельем то в одну, то в другую сторону. Водяные потоки при этом сталкиваются и, проникая через волокна, эффективно отстирывают грязь. Главный их недостаток в том, что белье постоянно скручивается. Из-за этого и невысоко качество стирки и быстро изнашивается ткань. Кроме того, хозяйке или оператору нужно постоянно находиться рядом, чтобы контролировать процесс стирки и вовремя выключать машину. Ниже перечислены простейшие активаторные машины с пластмассовым корпусом отечественного производства [12]:

-«Малютка»  максимальная загрузка  1 кг сухого белья;

-«Лилия»  загрузка  1 кг;

-«Фея»  загрузка  2 кг;

-«Минивятка»  загрузка  2 кг.

Стиральная машина барабанного типа представляет собой бак, к которому подключены системы подачи и слива воды. В нем вращается барабан, представляющий собой цилиндрический бак со множеством отверстий и с перфорированными ребрами внутри. В барабан загружают белье и частично заполняют водой. Бак вращается и белье подхватывается ребрами, поднимается вверх, а затем падает в воду (процесс напоминает отбивание о воду). Помимо того, перфорированные ребра зачерпывают воду снизу барабана и, повернувшись, выливают ее сверху на белье (система «дождь»). В более дорогих моделях применяется система принудительного дождевания путем впрыска моющего раствора. Посредством специального насоса вода бьет сильной струей в белье, распластанное на стенках барабана. Таким образом вода дополнительно прокачивается через ткань, то есть белье проходит своеобразный «душ Шарко». Систему впрыска разные производители называют по-разному: «Актива»  Саndy, «джет»  Zanussi, «душ»  Еlectroluх, «Гейзер»  Sangiorgiо и т. д.

Бак и барабан обычно изготавливают из нержавеющей стали, у более дешевых моделей они выполнены из стали, покрытой эмалью или лаком. В последние годы стали появляться стиральные машины, у которых бак и барабан сделаны из специальных пластиков или композитных нержавеющих материалов.

Для загрузки и дозирования моющих средств предназначен специальный выдвижной контейнер. В нем несколько отделений, в которые могут загружаться как стиральный порошок, так и жидкие моющие средства, которые автоматически смываются в бак при выполнении определенной программы стирки.

В барабанных стиральных машинах при перемешивании белья оно не скручивается, что выгодно отличает их от активаторных. Кроме того, процессы стирки в таких машинах легко автоматизируются, что более трудно сделать в активаторных стиральных машинах.

Воздушно-пузырьковые стиральные машины на российском рынке представлены моделями Daewоо DWF5580 и DWF  5590DР. Они представляют собой активаторные машины с компрессором, который нагнетает в воду множество воздушных пузырьков. При стирке используется эффект кавитации, когда воздушные пузырьки в воде лопаются (захлопываются), излучая при этом ударную волну, выбивающую грязь из волокон. У подобных машин нет нагревательной спирали, поэтому стирка происходит в холодной воде. Воздушно-пузырьковые машины сохранили такие недостатки активаторных машин, как скручивание белья, большой расход воды и, как следствие, повышенный расход стирального порошка.

Ультразвуковые стиральные машины избавляют белье от грязи с помощью акустических колебаний. При этом образуются микропузырьки, создающие кавитационный эффект. Правда, это невозможно увидеть. Результат от подобной стирки примерно равен эффекту замачивания белья в порошке, и потому может быть удобен в походных условиях, а продающиеся миниатюрные ультразвуковые машины (типа Sonata Biniclean) обладают очень малой мощностью.

В вибрационных стиральных машинах установлена мембрана, которая вибрирует и эффективно прокачивает моющий раствор через ткань. Такие машины работают очень шумно, расходуют неоправданно много воды и электроэнергии. По сути это  тупиковое направление в производстве стиральных машин, поэтому в настоящее время они практически не выпускаются.