Использование оптических отбеливателей в полимерных композициях. Оптические отбеливатели были открыты более 70 лет назад. В 1929 году Пол Крайс впервые провел эксперимент по отбеливанию волокон натуральным отбеливающим агентом (гликозидом 6,7-дигидроксикумарина). Полученный эффект отбеливания был достаточно высоким, но в течение очень малого времени волокна приобрели желтоватый оттенок. По результатам этого эксперимента на ряде компаний был дан старт проектов по поиску химических соединений, дающих устойчивый во времени эффект отбеливания, крайне необходимый в ряде товаров народного потребления. В первую очередь, разработки были направлены на следующие группы товаров – натуральные и искусственные текстильные волокна, волокна целлюлозы, предназначенные для изготовления бумаги и др. Ниже показан ряд соединений, рекомендуемых в качестве оптических отбеливателей различными зарубежными производителями.

В Советском Союзе, а позднее в России было налажено производство оптических отбеливателей под общим названием белофоры. Направление их использования – отбеливание хлопчатобумажных тканей (Белофор КД-2, Белофор КД-2С, Белофор КД-93), натурального шелка, шерсти, полиамидных и целлюлозных волокон (Белофор 2-88, Белофор ОБ-жидкий), древесной массы, бумаги в массе (Белофор 6-88), для моющих средств и синтетических волокон (Белофор ОЛА). В качестве последнего используется смесь 3-фенил-5,6-бензокумарина и динатриевой соли метилен-бис-(нафталинсульфокислоты).

Действие оптических отбеливателей основано на их способности поглощать ультрафиолетовое излучение в области 300-400 нм, преобразовывая его при этом в видимую часть спектра (400-500 нм), т.е. синий или фиолетовый свет. Отбеливающее действие основано на компенсации недостатка синего излучения в отраженном свете, что приводит к увеличению яркости обработанной поверхности и дает эффект ослепительной белизны. На рис. 1 показан график поглощения и испускания света поверхностью на примере оптического отбеливателя, производимого компанией Eastman.

Рис. 1. График длины волны поглощенного и испускаемого света при использовании оптического отбеливателя.

Новое направление использования оптических отбеливателей появилось с приходом на рынок товаров народного потребления изделий из пластических масс. В первую очередь, это касается таких изделий, как соединительные шнуры, обувь, пищевая тара, игрушки, а также профильно-погонажные изделия бытового назначения. Среди последних, в первую очередь необходимо назвать электротехнические короба, плинтуса, ламели вертикальных жалюзи, оконные и дверные профили, сайдинг, виниловая вагонка.

Особый интерес вызывает процесс повышения степени белизны оконных профилей. В России это стало особенно актуально после введения в действие ГОСТ 30673-99 «Профили поливинилхлоридные для оконных и дверных блоков», в котором впервые введен рабочий диапазон цветовых координат L, a, b готового изделия. Координаты цвета профиля должны находится в диапазоне: L ? 90; -3,0 ? a ? +3,0; -1,0 ? b ? +1,0.

Не секрет, что в рецептурах отечественных переработчиков поливинилхлоридных композиций зачастую используется сырье более низкого качества, чем это необходимо. В первую очередь это касается таких компонентов, как диоксид титана и мел. Оба эти соединения отвечают, в частности, за светостабильность и степень белизны готового изделия. Повысить потребительские качества профильно-погонажных изделий без существенного изменения принятой на производстве рецептуры возможно при включении в состав композиции оптического отбеливателя. При очень небольшом расходе (несколько грамм на 100 кг смолы ПВХ) степень белизны возрастает значительно. Это наглядно показано на графике, на примере использования оптического отбеливателя Hostalux (Clariant, Германия) в различных полимерных материалах.

Рис.2. Зависимость степени белизны от концентрации оптического отбеливателя.

Эффект оптического отбеливания может быть использован в связи с еще одним немаловажным направлением переработки пластических масс. Речь идет о вторичной переработке сырья. В последнее время этому вопросу уделяется все более пристальное внимание, основанное на решении экологических проблем и тенденции к необратимому истощению природных сырьевых ресурсов.

Отходы производства, пригодные к повторному использованию образуются практически на любом предприятии. Так, в частности, норма отходов в экструзионном производстве профильно-погонажных изделий (в частности, оконные профили и виниловая вагонка) составляют от 2 до 5 % от общей массы выпускаемой продукции. Вторичная переработка измельченного профиля возможна, но цвет экструдируемых изделий, в связи с повторным нагревом композиции, как правило, не укладывается в допустимый диапазон координат цвета. Получить продукцию, экструдируемую из вторичного сырья («дробленки») удовлетворяющую по цвету установленным нормам возможно с использованием оптического отбеливателя. При этом нивелируется желтоватый оттенок и выравнивается цвет профиля по длине изделия.

Таким образом, на основании приведенного выше материала можно сделать следующие выводы:

• использование оптического отбеливателя в полимерных композициях позволяет получать конкурентоспособную продукцию при использовании отечественного диоксида титана и мела;
• эффект оптического отбеливания необходим при вторичной переработке сырья, поскольку цвет получаемого изделия становится близким по цветовым координатам к исходному сырью;
• в конечном итоге, это оправдано с экономической точки зрения, так как применение оптического отбеливателя лишь незначительно увеличивает себестоимость композиции, но при этом существенно повышает потребительские свойства товара и, во-вторых, снижает прямые затраты на сырье, вследствие возможности полноценной вторичной переработки сырья.