Rozjaśniacze optyczne

Płynny detergent. Po prawej: świecące w świetle ultrafioletowym

Wybielacze optyczne lub wybielacze (potocznie wybielacze ) to substancje fluorescencyjne , których zadaniem jest zwiększenie bieli materiałów, w szczególności poprzez kompensację żółtego przebarwienia.

zaangażowanie

Najczęściej stosuje się je w przemyśle detergentowym, tekstylnym, włókienniczym, papierniczym i tworzyw sztucznych w celu skompensowania zażółcenia rozjaśnianych substancji, które nie jest całkowicie wyeliminowane przez wybielanie i opiera się na pozostałościach.

historia

Kasztanowce były na wczesnym etapie stosowane jako detergenty (ze względu na zawarte w nich saponiny ), już pod koniec XVIII wieku zauważono, że ekstrakty z kasztanów (zawierające fluorescencyjną eskulinę ) poprawiały działanie płynów wybielających , fluorescencję ekstraktów zbadał Paul Krais w 1929 roku , co doprowadziło do opracowania wybielaczy optycznych do detergentów.

Sposób działania

Rozjaśniacze optyczne do działania wymagają promieniowania ultrafioletowego . Biel wydaje się wtedy bielsza w silnym słońcu i czystym, błękitnym niebie na zewnątrz lub przy odpowiednim sztucznym oświetleniu (z wysokim udziałem promieniowania UV) . Fluorescencja jest przyczyną rozjaśniającego efektu rozjaśniaczy optycznych. Są to substancje, które absorbują z niewidzialnego promieniowania nadfioletowego (przy 290-400 nm) i po wewnątrzcząsteczkowej wzajemnym, ponownie Emit większość energii pochłoniętej w świetle widzialnym . Najbardziej odpowiednie są substancje fluorescencyjne, które emitują przy 400-480 nm, jeśli to możliwe przy 430-440 nm. Odpowiednimi ugrupowaniami dla cząsteczek nowoczesnych rozjaśniaczy optycznych są heterocykliczne pięcioczłonowe pierścienie, takie jak rodniki oksazolowe , triazolowe i imidazolowe . Mają wysoką wydajność kwantową fluorescencji.

Emitując dodatkowe światło niebieskie, remisja ( nasycenie koloru ) wzrasta powyżej 100%, co sprawia, że ​​materiał bazowy wydaje się jaśniejszy ( bielszy niż biały ). Dodatkowo domieszka światła niebieskiego powoduje pokrycie żółtych tonów. Nawiasem mówiąc, niebieska ( chłodna ) biel ma bardziej intensywny efekt , łatwiej kojarzy się z wysoką bielą . „Szary welon” jest lepiej pokryty niż lekko czerwony lub zielonkawy biały.

Dziś białe papiery i białe tekstylia są zwykle rozjaśniane optycznie. W rezultacie tekstylia i papier wydają się jaśniejsze. W świetle ultrafioletowym („ czarne światło ”), na przykład w dyskotece , emitowane światło fluorescencyjne jest odbierane szczególnie intensywnie ze względu na duże natężenie światła w otaczającej ciemności, a przy bodźcu barwnym około 440 nm jest również wyraźnie niebieskie. Podobne warunki panują w solarium. W przeciwieństwie do normalnego dziennego otoczenia, w którym kolory i struktury karoserii są związane, przez emisje widoczne są „promienne” kolory światła .

Grupy substancji

Struktura chemiczna CI Fluorescent Brightener 260 (Blankophor BBH)

Stosowane dziś rozjaśniacze optyczne można podzielić na sześć grup,

  • Stilbenu związków, w szczególności pochodne triazynyl 4,4'-diamino-2,2'-stilbenu kwasu sulfonowego (kwasu flawonowe). Ta grupa wybielaczy optycznych została wprowadzona na rynek w 1940 roku przez firmę Bayer AG pod marką Blankophor . Z udziałem około 80% wszystkich produkowanych wybielaczy optycznych stanowi największą grupę i nadaje się do celulozy i poliamidów.
  • Pochodne etylenu , fenyloetylenu i tiofenu zawierające dwa rodniki heteroaromatyczne (np. rodnik benzoksazolu ) (hydrofobowe, jako dodatki w procesach przędzenia ze stopu)
  • Pochodne kumaryny i karbostyrylu (nieużywane dziś więcej)
  • 1,3-difenylo-2-pirazolina (do optycznego rozjaśniania włókien białkowych, octanu celulozy i poliamidów )
  • Naftalimid (najważniejszy przedstawiciel N -metylo-4-metoksy-naftalimidu , bardzo stabilny)
  • Związki, w których skondensowany aromat jest bezpośrednio połączony z heteroaromatycznym, takim jak tiazole , pirazole , oksadiazole lub triazyny (na przykład 2,4-dimetoksy-6-(1'-pirenylo)-1,3,5-triazyna)

Obecnie produkuje się około 400 różnych substancji jako rozjaśniacze optyczne w łącznej ilości ponad 33 000 ton/rok. Liczba ta obejmuje różne formy stosowania tego samego organu. Spośród rozjaśniaczy optycznych, których maksymalna długość fali absorpcji jest krótsza niż światło widzialne, barwne muszą fluorescencyjne kolory, aby rozróżnić, w tym zielony i żółty ( brillantflavin ) i czerwony ( fluorescencja rodaminowa ) i znajdują tutaj zastosowanie do celów efektów i bezpieczeństwa.

posługiwać się

proszek do prania

W sektorze detergentów rozjaśniacze optyczne są przeznaczone przede wszystkim do prania tkanin o jasnych kolorach przy użyciu silnie działających detergentów. Zadaniem wybielaczy detergentowych jest zastąpienie wybielaczy wypłukiwanych lub degradowanych fotochemicznie podczas noszenia. W ten sposób zapobiega się zwiększonemu żółknięciu i blaknięciu tekstyliów oraz wydłuża się żywotność. Zawartość wybielaczy optycznych w detergentach waha się od 0,03% do 0,3% (sucha masa) ze średnią wartością 0,15%.

Dzisiejsze detergenty zawierają prawie wyłącznie dwie pochodne stilbenu DAS1 (4,4-bis[(4-anilino-6-morfolino-1,3,5-triazyn-2-ylo)amino]stilbeno-2,2-disulfonian disodu) i DSBP (4,4-bis(2-sulfostyrylo)-bifenyl disodowy). Stosunek rynkowy DAS1 do DSBP w Europie wynosi ok. 85% do 15%. DAS1 i DSBP to sole sodowe aromatycznych (wraz z DAS1 także heterocyklicznych) kwasów sulfonowych. Ze względu na wysoką kwasowość kwasów sulfonowych występują one w postaci rozpuszczonej jako aniony przy wartościach pH od 6 do 8. Grupy sulfonianowe są odpowiedzialne za umiarkowaną rozpuszczalność w wodzie hydrofobowych wybielaczy.

Użyty wcześniej błękit wsadu do prania sprawiał, że wsad do prania wydawał się szary, ponieważ pochłanianie światła niebieskiego przez wsad do prania ( zażółcenie ) było kompensowane przez pochłanianie wszystkich innych składników światła.

tekstylia

Już w XIX wieku donoszono o fluorescencji eskuliny , czyli wodnych ekstraktów z kory kasztanowca napromieniowanej światłem słonecznym. Około 1929 roku niemiecki chemik Paul Krais (1866/39) zaobserwowano , że wyroby włókiennicze (włókna wełny i lnu) pojawiła się bielsze niż zwykle po leczeniu Aesculin (z wyciągu z kasztanowca). 4-metyloumbeliferonu , pochodzący z Aesculin, był pierwszy wyprodukowany przemysłowo rozjaśniacz. Jednak te rozjaśniacze optyczne, które były początkowo stosowane, nie były bardzo odporne na światło, wodę i pranie. Pierwszymi rozjaśniaczami optycznymi, które dobrze przylegały do ​​włókna, były pochodne kwasu 4,4'-diamino-2,2'-stilbenodisulfonowego.

papier

Wybielacze optyczne są wykorzystywane do produkcji niektórych rodzajów papieru . Papiery są takie „jasne” białe. Stosuje się je do gazet i papierów plakatowych w celu uzyskania lepszej jasności. Biały pigment do papieru to dwutlenek tytanu , który zwiększa stopień białości, do rozjaśniania optycznego dodaje się fluorescencyjne substancje organiczne. Ponadto drobno zmielony i niezwykle biały lub strącany węglan wapnia jest dziś często stosowany jako zamiennik dwutlenku tytanu .

W przypadku przedawkowania rozjaśniaczy optycznych absorpcja może sięgnąć w widzialne, występuje efekt odwrotny, papier nie staje się jaśniejszy, ale kolor staje się zielonkawy.

Kolor fluorescencyjny

Barwniki, które same nie są fluorescencyjne, można przekształcić w jasne kolory o charakterze fluorescencyjnym poprzez dodanie określonych rozjaśniaczy optycznych. Jednak ze względu na specjalne maksima absorpcji i emisji ta kompozycja jest odpowiednia tylko dla odcieni niebieskich do niebieskozielonych. Ponieważ rozjaśniacze optyczne są produkowane do absorpcji ultrafioletu i emisji w zakresie niebieskim, to ograniczenie jest immanentne. To zastosowanie odgrywa pewną rolę oddzielnie dla kolorów sygnału .

Znaczenie dla środowiska

  • Podczas procesu prania wybielacze optyczne łączą się z włóknem tkaniny. Ponieważ jest to proces równowagowy, część z nich pozostaje w roztworze myjącym i trafia do ścieków, a tym samym do oczyszczalni ścieków. Do 50% wybielaczy trafia do osadu ściekowego, reszta jest odprowadzana do wód (odbiorczych). Ze względu na odporność wybielaczy na degradację mikrobiologiczną w glebie i wodzie może wystąpić krytyczna akumulacja. W zbiornikach wodnych i na powierzchni gleby w świetle słonecznym zachodzi powolna degradacja fotolityczna.
  • Podejrzewa się działanie hormonalne niektórych klas substancji. Optycznie rozjaśnionym tekstyliom przypisuje się działanie niszczące poprzez bezpośredni kontakt ze skórą i przenikanie do ciała. Działający ekologicznie producenci tekstyliów, detergentów i papieru rezygnują zatem z wybielaczy optycznych.

Znaczenie przenośne

W sensie przenośnym, eufemistyczne, zniekształcające metody PR nazywane są również metodami wybielania w public relations . Chodzi głównie o bardziej ugruntowane koncepcyjnie greenwashing , które oznacza autoportret firm, które konkretnie chcą wprowadzić na rynek wizerunek świadomy ekologicznie.

linki internetowe

Indywidualne dowody

  1. ↑ Johann Georg Krünitz, Friedrich Jakob Floerke, Heinrich Gustav Floerke, Johann Wilhelm David Korth, Ludwig Kossarski, Carl Otto Hoffmann: Oekonomische Encyclopaedie czyli ogólny system państwowego miejskiego gospodarstwa domowego i rolnictwa w porządku alfabetycznym autorstwa Johanna Georga Krünitza [kontynuacja z – tom 73- 77: Friedrich Jakob Floerke, t. 78-123: Heinrich Gustav Flörke, t. 124-225: Johann Wilhelm David Korth, a częściowo Ludwig Kossarski i Carl Otto Hoffmann, 226-242: Carl Otto Hoffmann]. ; Berlin, 1785; Strona 646 ( ograniczony podgląd w wyszukiwarce Google Book).
  2. ↑ Burkhard Fugmann: RÖMPP Lexikon Naturstoffe, wydanie 1, 1997. ISBN 978-3-131-79541-0 , s. 184 ( podgląd ograniczony w wyszukiwarce książek Google).
  3. ↑ a b Uwe Claussen: Zastosowana fluorescencja: wybielacz . W: Chemia naszych czasów . taśma 7 , nie. 3 , 1973, s. 141-147 , doi : 10.1002 / ciuz.19730070503 .
  4. ↑ Zewnętrzne identyfikatory lub linki bazy danych do 4,4'-bis[(4-anilino-6-morfolino-1,3,5-triazyno-2-ylo)amino]stilbeno-2,2'-disulfonianu disodu : Numer CAS :16090-02-1 , Numer WE: 240-245-2, ECHA InfoCard: 100.036.571 , w bazie substancji GESTIS : 495129 , pubchem : 6433657 , ChemSpider : 4938753 , wikidane : Q27286897 .
  5. ↑ a b grup substancji
  6. ↑ a b c Wprowadzenie na temat rozjaśniaczy optycznych. W: Rompp Online . Georg Thieme Verlag, dostęp 1 maja 2014 r.
  7. ↑ Historia Blankophor. Blankophor GmbH, dostęp 10 lipca 2019 r .
  8. ^ Bertram Philipp, Peter Stevens: Grundzüge der Industrielle Chemie , VCH Verlagsgesellschaft mbH, 1987, s. 299, ISBN 3-527-25991-0 .
  9. ↑ JC Poggendorf (red.): Annalen der Physik , Vol. 4, Verlag JA Barth, Lipsk 1854. P. 313
  10. ^ HJ Meyer (red.): New Konversations-Lexikon - Słownik wiedzy ogólnej , Vol. 6, Verlag Bibliographisches Institut, Hildburghausen 1863. S. 936
  11. ↑ Historia
  12. ↑ Stefan Hächler: Masowa konserwacja papieru: przegląd wspólnych metod (PDF; 268 kB), strona 9.