Разработка нового состава для шлихтования хлопчатобумажной пряжи

АННОТАЦИЯ

Разработан состав шлихтующей композиции на основе крахмала и ПВС, что привело к повышению содержания крахмала в клеящих композициях без снижения качества шлихтования.

Выявлено, что присутствие ПВС в крахмальном растворе приводит к повышению степени тиксотропного восстановления. Установлено, что шлихтующая полимерная композиция на основе крахмала и ПВС способствует высокой степени расщепления крахмала.

ABSTRACT

The composition of the dressing composition based on starch and PVA was developed, which resulted in improving the starch content in the adhesive compositions without reducing the quality of dressing.

It was found that the presence of PVA in the starch solution lead to an increase in the degree of thixotropic effect. It was found that the dressing polymer composition based on starch and PVA provides a high degree of starch cleavage.

Ключевые слова: шлихта, крахмал, ПВС, композиция, тиксотропное восстановление, модификация, загустка.

Keywords: dressing, starch, PVA, composition, thixotropic reduction, modification, thickening.

В настоящее время, несмотря на наличие целого ряда синтетических продуктов для шлихтования, ситуация принципиально не изменилась: доля крахмальных шлихтующих составов достигает порядка 75%. Огромный расход ценного пищевого продукта на цели шлихтования не только наносит существенный ущерб продовольственным ресурсам, но и является источником сильного загрязнения водоемов, поскольку весь крахмал в ходе расшлихтовки уходит в стоки [1-3]. В этой связи чрезвычайно актуальной становится задача поиска путей уменьшения содержания крахмала в клеящих композициях без снижения качества шлихтования.

В качестве химических модификаторов крахмала используют низко- и высокомолекулярные амины и амиды, нитрильные соединения, соли акриловых кислот, производные карбамида и другие вещества. Прививка крахмалу функциональных групп, носителями которых являются перечисленные соединения, улучшает его адгезионную способность, повышает эластичность образуемых пленок и, соответственно, снижает потребление шлихты [4].

Учитывая изложенное, вполне обоснованной представляется попытка использовать добавление синтетического полимера поливинилового спирта (ПВС) в крахмальные шлихтующие композиции в целях снижения концентрации крахмала и повышения эффективности шлихтования.

В связи с этим в данной статье приводятся результаты применения водорастворимых полимерных композиций на основе природного полимера крахмала и синтетического полимера ПВС для шлихтования хлопчатобумажной пряжи.

Планировалось оценить влияние концентрации ПВС на относительную вязкость крахмальных гелей и основные показатели эффективности шлихтования пряжи при различном содержании крахмала и ПВС в шлихтующих композициях.

Работа строилась таким образом, что одновременно варьировались концентрации и крахмала, и ПВС, которые назначались методом случайного выбора. Такой подход к приведению поискового эксперимента наиболее целесообразен, поскольку позволяет охарактеризовать широкое поле исследуемых параметров небольшим количеством экспериментальных точек.

Содержание крахмала в шлихтующей композиции изменяли в диапазоне от 4 до 6%, ПВС – от 1,0-3,0% (в пересчете от веса крахмала).

Как и следовало ожидать, введение ПВС в состав полимерной композиции приводит к уменьшению подвижности макромолекулы крахмала, т. е. к ограничению их теплового движения, повышению структурированности системы и образованию более жесткой цепи, и, вследствие этого, вязкость системы повышается.  Кроме того, добавление в крахмальные клейстеры ПВС приводит к переходу упруго-хрупкой системы в упруго-пластическую, т. е. повышаются пластичные свойства пленок шлихтующей полимерной композиции и ПВС выступает в роли пластификатора. Как и следовало ожидать, процесс пластификации шлихтующих полимеров существенным образом влияет на физико-механические свойства хлопчатобумажной пряжи.

Растворы полимеров, в том числе крахмала, не являются бесструктурными. Под структурой растворов понимают взаимное расположение молекул растворителя и полимера, конформацию макромолекул, взаимодействие между макромолекулами полимера.

Таблица 1.

Предел текучести и степень тиксотропного восстановления растворов крахмала с различным содержанием ПВС

О стабильности структуры можно судить по значениям степени тиксотропного восстановления (табл. 1). Из таблицы 1 видно, что крахмальные клейстеры, содержащие ПВС, характеризуются более высокими значениями степени тиксотропного восстановления.

Такое постепенное восстановление структуры и, следовательно, увеличение ее прочности происходит не только тогда, когда система находится в покое, но и при течении системы со скоростью меньшей той, которая обусловила данную степень разрушения первоначальной структуры. Однако при обратном переходе от установившегося режима течения с высокой скоростью к течению с меньшей скоростью происходит некоторое восстановление структуры, и, соответственно, эффективная вязкость и прочность структуры увеличиваются, и чем больше содержание ПВС в системе, тем этот эффект более выражен.

Таким образом, введение в клейстер крахмала ПВС приводит к повышению коэффициента тиксотропного восстановления, т. е. повышению скорости релаксационных процессов.

Представляло интерес оценить влияние концентрации ПВС на технологические свойства ошлихтованной пряжи. Данные лабораторных испытаний представлены в таблице 2. Анализ данных таблицы 2 показал, что только после достижения полного расщепления крахмального клейстера устанавливается некоторое постоянное значение разрывной нагрузки и удлинения. При этом повышение концентрации ПВС в значительной степени повлияло на обрывность пряжи в ткацком станке. Так, например, при концентрации серицина 1,0% в составе композиции обрывность составляет 0,39, а увеличение его концентрации до 3,0% приводит к уменьшению обрывности до 0,26.

Адгезионные свойства являются основным показателем шлихтующих составов, т. к. они способствуют повышению прочности пряжи путем образования на ней пленки адгезива. Для достижения прочной адгезионной пленки необходима низкая вязкость и поверхностное натяжение системы, чтобы шлихта проникла вглубь волокна, и она должна быть достаточно вязкой, чтобы оставаться на поверхности пряжи в виде пленки.

Таблица 2.

Изменение свойства шлихты и ошлихтованной пряжи при различных концентрациях ПВС. Концентрация крахмала 4%

Шлихта с низкой вязкостью быстро проникает вглубь нити, но, как правило, обладает незначительной клеящей способностью и, следовательно, не обеспечивает достаточной защиты поверхности нити, хотя вследствие склеивания большого количества волокон нить получает некоторый прирост прочности, при этом значительно снижается удлинение. Высоковязкая шлихта, напротив, остается в большинстве случаев на поверхности нити и при переработке легко осыпается.

Изучение вязкости шлихтующих составов на основе крахмала и ПВС показало (рис.), что адгезионные свойства шлихты будут зависеть от состава шлихты. Во всех опытах содержание ПВС в составе композиции составило 3,0%. Увеличение вышеуказанной концентрации приводит к резкому повышению вязкости, и это, в свою очередь, способствует  пленкообразованию в барабане, что отрицательно влияет на процесс шлихтования, т. е.  за счет пленкообразования происходит обрыв комплекса нитей в процессе прохождения через гребенки шлихтовальной машины.

Кроме того, благодаря высокой адгезионной и структурообразующей способности ПВС к хлопковому волокну расход клеящих материалов при использовании их в шлихтовании уменьшается в 1,3-1,5 раза по сравнению с чисто крахмальной шлихтой, при этом показатель обрывности в ткачестве снижается на 20-25%, а прочностные показатели повышаются в пределах от 21 до 24%.

Рисунок. Зависимость вязкости крахмального раствора от концентрации ПВС. Концентрации крахмала: 1 – 3, 2 – 4, 3 – 5, 4 – 6%

Оценивая результаты проведенного исследования с технологической точки зрения, можно подчеркнуть, что применение полимерной композиции позволяет одновременно снизить содержание крахмала в шлихтующих составах и улучшить важнейшие физико-механические характеристики ошлихтованных основ.

Таким образом, разработанная шлихтующая полимерная композиция на основе крахмала и ПВС обеспечивает получение высокодисперсной, гомогенной шлихты с высокой степенью расщепления крахмала. Повышенная степень полезного использования шлихтующей полимерной композиции позволяет снизить удельный расход крахмала при одновременном повышении качества шлихтования.

Список литературы:
1. Загустки на основе природных и синтетических полимерных композиций для печатания тканей / М.Р. Амонов, Г.А. Ихтиярова, О.М. Яриев, К.А. Равшанов // Узбекский химический журнал. – 2002. – № 4. – С. 71-77.
2. Ибрагимова Ф.Б., Амонов М.Р., Ихтиярова Г.А. Оценка влияния состава композиции загустки на предел текучести и качество фиксации печатной краски // Пластические массы. – 2002. – № 10. – С. 42.
3. Изучение реологических свойств шлихтующей полимерной композиции на основе рисового крахмала и полиакриламида / М.Р. Амонов, О.У. Нурова, Д.Ч. Музаффаров, А.С. Казаков // Узбекский химический журнал. 2002. – № 3. – С. 52-56.
4. Синтетическая полимерная композиция для шлихтования хлопчатобумажной пряжи / М.Р. Амонов, Ш.Н. Давиров, А.С. Казаков, О.М. Яриев // Текстильная промышленность. – 2001. – № 6. – С. 21-22.