Использование крахмалов в текстильной промышленности

 

В текстильной промышленности крахмалы используются для шлихтования, аппретирования и приготовления загущающих составов (загусток).

          Аппреты, шлихтующие и загущающие составы являются многотоннажными текстильно-вспомогательными препаратами. Расход этих материалов на 1 млн. м тканей составляет от 70 до 250 т.  Стоимость и качество  этих материалов существенно влияют на стоимость продукции текстильной промышленности. Повышение качества этих вспомогательных препаратов позволяет повысить экономические показатели производства.

 

 Шлихтование

 Сущность процесса заключается в пропускании нитей основы через клеящий состав (шлихту), создающий после высушивания на нити гладкую, эластичную плёнку, которая предохраняет нить от разрыва при ткачестве.

Процесс шлихтования состоит из двух этапов:

-         проклеивание волокон (смачивание и пропитка шлихтой), отжим излишней шлихты.

-         сушка,  при которой происходит фиксация шлихты на волокне

 

  Состав шлихты и классификация шлихтующих веществ 

Шлихта состоит из клеящих  и текстильно-вспомогательных (расщепители, смачиватели, пластификаторы, антистатики, антисептики) веществ.

Основной объём  в рецептуре шлихты приходится на  класс клеящих веществ.  К клеящим веществам  относятся: крахмалы (нативные или модифицированные), КМЦ (карбометилцеллюлоза), ПВС (поливиниловый спирт), животный клей, мука.

Особо отметим роль расщепителей, входящих в состав шлихты. Расщепители это хлорамин  или хлорамин + едкий натр, расход расщепителя от 0,15 до 0,30 кг на 1000 л шлихты. Расщепители при воздействии на крахмал, отщепляют от амилопектина самые длинные цепочки, тем самым, уменьшая степень полимеризации. Это приводит к снижению температуры клейстеризации, уменьшению вязкости шлихты и увеличению способности к пленкообразованию.

Основные требования к клеящим материалам, входящим в состав шлихты:

 - адгезия к обрабатываемому волокну (смачиваемость), высокая способность проникать внутрь нити (пряжи).

-пленкообразующая способность шлихты, которая заключается в создании на нити (пряже) прочной  и эластичной плёнки, которая должна выдерживать комплекс напряжений при трении, изгибе, кручении и иметь низкий коэффициент трения.

-устойчивость плёнки к высоким температурам (120-130 град)

-растворимость в воде, т.к.  шлихта должна легко удаляться из ткани при расшлихтовке.

-нейтральная реакция растворов шлихты, рН 6,5-7,5.

-низкое пенообразование.

-определённая вязкость.

-стабильные свойства клейстеров: способность сохранять однородность при хранении, отсутствие синерезиса.

- не вызывать коррозии оборудования.

- низкая токсичность.

- доступная цена.

 

Использование нативных крахмалов, как клеящих веществ, при производстве шлихты 

 

Для производства шлихты можно использовать следующие виды нативных крахмалов: картофельный, тапиоковый, кукурузный, пшеничный.

Расход нативных крахмалов колеблется от 35 до 115 кг на 1000 л шлихты.

Нативные крахмалы используют для шлихтования хлопчатобумажной (миткаль, бязь, байка, сатин, фланель, сорочечная и др. ткани), хлопкосиблоновой (ткани ситцевой, бельевой, платьевой групп и махровых полотенец), полиэфирно-хлопковой (группа платьевых и костюмных тканей) и других основ (с добавлением вискозных, ацетатных, шерстяных волокон. Использование одних крахмалов для шлихтования основ - предпочтительно, других – нежелательно.

Картофельный крахмал относится к  крупнозернистым крахмалам, зерна имеют размер от 15 до 120-150 мкм. Этот крахмал имеет наибольшую вязкость из группы нативных крахмалов. Высокая вязкость картофельных клейстеров затрудняет процесс смачивания волокон, увеличивает время сушки в процессе шлихтования, что увеличивает энергоемкость производства. Чаще картофельные крахмалы используют для аппретирования хлопчатобумажных и льняных тканей. Пленки отличаются высокой эластичностью.

Кукурузный крахмал относится к среднезернистым крахмалам, размер зерен 15 мкм. Несмотря на то, что температура клейстеризации кукурузного крахмала выше, чем у картофельного крахмала, кукурузный крахмал чаще всего используется в производстве шлихты. Основные преимущества кукурузного крахмала: высокая смачиваемость; пленкообразующая способность;  более низкая вязкость, чем у картофельного крахмала; низкая цена; круглогодичное производство; высокое качество крахмала отечественных производителей. Но плёнки из кукурузного крахмала очень жёсткие.  

Тапиоковый крахмал, по всем показателям, занимает промежуточное положение между картофельным и кукурузным крахмалом. Плёнки достаточно эластичные.

Пшеничный крахмал относится к крупнозернистым крахмалам, содержит наибольшее количество белка. Шлихта из пшеничного крахмала неустойчива во времени, нестабильна по свойствам, пенится,  может привести к изменению цвета волокон. Пленки  не прочные (могут осыпаться). Пшеничный крахмал, возможно, использовать для шлихты основ технических тканей.

Несмотря на ряд достоинств нативных крахмалов,  они, к сожалению,

обладают  и  целым комплексом недостатков (нестабильность шлихты, недостаточное качество плёнок, невозможность добиться определённой вязкости, недостаточная устойчивость плёнок к высоким температурам и пр.).

Поэтому в последнее время в текстильной промышленности всё чаще используют модифицированные крахмалы. См. раздел "Модифицированные крахмалы".

  Аппретирование  

Аппретирование (от франц. - аррreter-окончательно отделывать) в текстильной промышленности это заключительная операция по отделки материалов (тканей, трикотажа). В результате аппретирования материал приобретает ряд уникальных свойств: негорючесть (огнезащитные пропитки), придание водоотталкивающих свойств (плащевые ткани), противогнилостность (обработка солями меди и хрома), наполненность ткани, безусадочность, обработка от моли (шерстяные ткани обрабатывают растворами фтористых солей) и пр.

Крахмальный аппрет используют для обработки хлопчатобумажных, а особенно, для льняных тканей, льняного трикотажа. В состав крахмального аппрета входят:

- смягчающие вещества (жиры, мыла, масла)

- антисептики (формалин, соли меди, салициловая кислота)

- вещества, придающие блеск (воск, парафин)

Крахмальный аппрет повышает износоустойчивость, улучшает внешний вид, облегчает раскрой  и придает гибкость ткани, увеличивает наполненность ткани (трикотажа).

Почти все виды крахмалов (как нативные, так и модифицированные) возможно использовать в аппретурно-отделочных операциях.                       

                                                                                 

Загущающие материалы (загустки)

Загустки – это композиция материалов, которая используется при нанесении рисунка на ткань, для предотвращения растекания краски, вследствие капиллярности волокон.

В состав загусток могут входить различные вещества: крахмал, декстрин, камеди, альбумин, казеин, каолин и пр.

Основные требования к загусткам:

-         рН устойчивость (при варке кислых красок)

-         недопустимость изменения цвета

-         устойчивость при хранении (отсутствие синерезиса)

-         для некоторых красок  возможно использовать только холодно растворимые или холодно набухающие компоненты

-         возможность варки клейстеров с заданной вязкостью: так для узора из тонких линий необходима небольшая вязкость, для крупного рисунка - лучше использовать клейстеры с высокой вязкостью

-         недопустимость примеси минеральных веществ, песка, т. к. это приводит к порче печатных узлов (валы, ракли)

         

Модифицированные крахмалы для текстильной промышленности

 В последнее время для шлихтующих и загущающих составов все чаще используют модифицированные крахмалы. Применение этих крахмалов позволяет улучшить показатели отшлихтованной пряжи, печатных тканей; уменьшает расход загущающих материалов; снижает энергозатраты; уменьшает расход химических расщепителей, увеличивая экологическую безопасность техпроцессов.

  Окисленные крахмалы 

         Окисленные крахмалы получают воздействием следующих окислителей: перманганаты, перекиси, гипохлориты и др.  При обработке окислителями происходит гидролитическое расщепление глюкозидных связей, окисление спиртовых групп в карбонильные и карбоксильные группы. Окисленные крахмалы образуют концентрированные клейстеры пониженной вязкости и повышенной прозрачности. Эти свойства клейстеров используются  для приготовления шлихты.

Окисленные крахмалы не так широко используются для шлихтования основ, как другие виды крахмалов. Эти крахмалы имеют невысокий  показатель адгезии к волокну, что объясняется анионным характером окисленного крахмала.

 Однако крахмалы, окисленные гипохлоритом, применяются для шлихтования пряжи искусственного шелка, синтетических смесей волокон и при изготовлении тонкой пряжи. Пленки, получаемые из окисленного гипохлоритом крахмала, отличаются  прозрачностью, а также плотностью и эластичностью, что является дополнительной защитой от механического воздействия при высоких скоростях ткацких станков.  

  

Кислотно-модифицированные крахмалы 

         Для получения кислотно-модифицированных крахмалов используют соляную или серную кислоту. Крахмал, модифицированный кислотой, представляет большой интерес для шлихтования основ и аппретирования. Кислотно-модифицированные  крахмалы придают  бОльшую прочность и гладкость нити при шлихтовании. Эти крахмалы образуют клейстер заданной вязкости, текучести. Поэтому эти крахмалы используют для шлихтования основ как самых грубых тканей (парусина, ткани из двойных нитей), так и самых тонких (батист).

 

  Ацетилированный крахмал 

          Этот вид крахмала получают при помощи уксусной кислоты, уксусного ангидрида. Ацетаты  нашли широкое применение для шлихтования, аппретирования тканей, для приготовления загусток. В текстильной промышленности используют свойства ацетатных крахмалов образовывать стабильные клейстеры при более низких температурах, разные по вязкости. Пленка на волокне обладает высокой прочностью, эластичностью, гибкостью. Пленки легко удаляются с волокна.

  Модифицированные крахмалы холодного метода приготовления 

          Все выше рассмотренные крахмалы - это  крахмалы горячего метода приготовления. Существуют  модифицированные крахмалы холодного метода приготовления. Эти крахмалы используют  в качестве добавки при производстве стекловолокна.

 

 

     Литература

1.     А.П. Морыганов, А.Г.Захаров, В.В. Живетин. Ж. Рос. Хим. Об-ва им Д.И. Менделеева, 2002, т XLVI, №1,с. 58-65.

2.     Kerr R.W. In: “Chemistry and Industry of starch”. New York, Academic Press Inc., 2nd Ed., 1950

3.      Химия и технология крахмала. Промышленные вопросы/ под редакцией Р.Л.Уистлера и Э.Ф. Пашаля, пер. с англ. Под ред. Н.Н. Трегубова. М., Пищевая промышленность, 360 с.

4.     Жушман А.И., Быкова С.Т., Коптелова Е.К. Новые виды модифицированных крахмалов и их применение. М., ЦНИИТЭИпищепром, 1976, 37 с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

На главную