Гордеев В.А., Волков П.В. Ткачество

Подождите немного. Документ загружается.

тельный клеящий материал и как частичный заменитель крах-

малопродуктов. При шлихтовании хлопчатобумажных основ

30—35% крахмала заменяют ПААМ. В текстильной промыш-

ленности применяют ПААМ марки: Б.

В качестве клеящих химических материалов применяют

также оксиэтилцеллюлозу, полиакриловую и полиметакрило-

вую кислоты и другие полимеры.

На отдельных фабриках для приготовления шлихты в ка-

честве клеящего материала используют натуральные поли-

меры — крахмалопродукты и клей животного происхождения

как в чистом виде, так и в качестве добавок к химическим

клеящим материалам.

Крахмалы относятся к сложным углеводам и имеют фо|р-

мулу (СбН1о05)„ + Н20, где и зависит от вида крахмала. Зерна

крахмала не растворяются в холодной воде, но в воде, нагре-

той до 50—80°С, разбухают (адсорбируют воду) и превраща-

ются в густой вязкий крахмальный клейстер (при этом объем

зерен увеличивается приблизительно в 125 раз). Отдельные

частицы крахмального клейстера неоднородны по своим раз-

мерам, относительно велики, не могут проникать внутрь нити

и образовывать равномерную гладкую пленку. В связи с этим

крахмалопродукты, используемые в качестве клеящих мате-

риалов, предварительно или при варке шлихты обрабатывают

специальными химическими реагентами — расщепителями для

раздробления (расщепления) частиц крахмала до определенной

степени. Такой крахмал часто называют растворимым. Раство-

римый крахмал при нагревании с водой образует шлихту с вяз^

костью, обеспечивающей проникание ее внутрь нити и обра-

зование равномерной и гладкой пленки. Иногда на ткацкие

фабрики поступает заранее обработанный (окисленный или мо-

дифицированный) крахмал. Использование его упрощает под-

готовку шлихты.

Животный клей обладает большой клейкостью. Его

применяют при шлихтовании шерстяной и шелковой основы.

Самостоятельно или в качестве добавки к другим клеящим

материалам наиболее часто используют животный клей сле-

дующих видов: желатин (вырабатывают из хрящей и костей

молодых животных), костный клей (изготавливают из костей

животных) и мездровый клей (вырабатывают из отходов об-

работки шкур животных). При использовании в качестве клея-

щего материала крахмалопродуктов в состав шлихты добавляют

перечисленные ниже химические материалы (текстильно-вспо-

могательные вещества).

Расщепители. Расщепители — химические реагенты, измель-

чающие макромолекулы крахмалопродуктов до определенной

степени и придающие крахмалопродуктам водорастворимость.

В качестве расщепителей крахмала применяют кислоты (сер-

ная, соляная и др.), щелочи (едкий натр, кальцинированная

сода и др.), различные соли (например, силикат натрия), окис-

лители и другие препараты. Расщепление крахмала можно осу-

ществить также термическим способом, механическим раздроб-

лением и биологическим расщеплением. Химическое воздей-

ствие различных расщепителей на крахмал неодинаково.

На свойства шлихты и пряжи существенно влияют дози-

ровка и концентрация расщепителя, температура и продолжи-

тельность его действия. В последнее время широкое применение

получили окислительные расщепители, в частности хлорамин.

Хлорамин обеспечивает равномерное расщепление зерен крах-

мала без нарушения его химической структуры и разложения

крахмала. В то же время полученная шлихта обладает высокой

клейкостью и стойкостью. При использовании кислотных и ще-

лочных расщепителей возможно глубокое и неравномерное хи-

мическое изменение зерен крахмала, приводящее к снижению

клеящих свойств шлихты.

Нейтрализаторы. Если в качестве расщепителей используют

кислоту или щелочь, для ускорения процесса расщепления их

вводят в большем количестве, чем это требуется для расщеп-

ления. При достижении оптимальной степени расщепления

в шлихту добавляют нейтрализаторы, прекращающие действие

расщепителя. Нейтрализацию кислотных расщепителей осу-

ществляют щелочью, а щелочных — кислотой. Если в качестве

расщепителя применяют хлорамин или хлорную известь, ней-

трализаторы не применяют, так как хлор полностью использу-

ется на расщепление. При использовании в качестве расщепи-

теля щелочи нейтрализуют лишь часть ее, так как другая часть

химически поглощается крахмалом.

Смягчители. При расщеплении крахмала кислотой или ще-

лочью возможно химическое изменение его — частичное обра-

зование декстринов и глюкозы. В это1>1 случае после шлихто-

вания на поверхности нитей образуется жесткая хрупкая

пленка. Вводимые в состав шлихты жировые добавки — смяг-

чители—несколько смягчают пленку и повышают смачиваю-

щую способность шлихты. В качестве смягчителей применяют

жиры растительного и животного происхождения (хлопковое

и касторовое масла, олеиновая кислота, стеарин, глицерин, жид-

кое мыло и т. п.).

Жировые добавки вводят также в состав шлихты при не-

однородном расщеплении крахмала. В этом случае крупные

зерна слаборасщепленного крахмала, неравномерно распола-

гаясь на поверхности нитей, вызывают их прилипание к по-

верхности барабанов при сушке. Жировые добавки уменьшают

прилипание пряжи к барабанам. Иногда их вводят для пред-

отвращения вспенивания шлихты при приготовлении ее, а также

в клеевой ванне шлихтовальной машины. Жировые добавки

снижают клеящие свойства шлихты, поэтому их применяют

лишь в перечисленных выше случаях. Количество смачивате-

лей, вводимых в шлихту, не должно превышать 0,1—

0,15 г/л.

Антистатики.

Вводят в шлихту с целью снижения электри-

зации волокон и пряжи. В качестве антистатиков в шлихту

добавляют химические препараты ОС-20, ОП-20, стеарокс-6,

алкалон ОС-2. В состав шлихты добавляют антистатики в ко-

личестве 0,1—0,2 г/л.

Гигроскопические вещества. Гигроскопические вещества

ранее вводили в состав шлихты для увеличения гигроскопич-

ности ошлихтованной пряжи и сохранения гибкости крахмаль-

ной пленки. В качестве гигроскопических веществ использо-

вали поваренную соль, хлористый кальций и глицерин. В на-

стоящее время эти вещества используют крайне редко.

Постоянство влажности ошлихтованной пряжи достигается ус-

тановлением нормальной скорости шлихтования, температуры

сушки и соответствующей влажности воздуха в ткацких цехах.

Антисептики. Шлихта, состоящая из крахмальных и белко-

вых веществ, является весьма благоприятной средой для раз-

вития микроорганизмов (грибы, плесень и т. п.). При длитель-

ном хранений ошлихтованных основ или суровья для преду-

преждения появления микроорганизмов, повреждающих в от-

дельных случаях пряжу, в шлихту вводят противогнилостные

материалы — антисептики. В качестве антисептиков применяют

медный купорос, фенол, борную кислоту и другие вещества.

При использовании щелочных расщепителей и хлорамина ан-

тисептики не применяют.

Вода. Воду используют в качестве растворителя при при-

готовлении шлихты как с химическими, так и с клеящими ма-

териалами из крахмалопродуктов. Она занимает наибольший

объем в составе шлихты. Для шлихтования используют чистую

воду, без взвешенных примесей и без большого количества

солей кальция и магния (нежесткую).

Не обязательно, чтобы все рассмотренные материалы вхо-

дили в состав шлихты. Так, при использовании химических

клеящих материалов в большинстве случаев добавляют лишь

воду.

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ШЛИХТЫ

Приготовляют или варят шлихту в специальном

помещении ткацкой фабрики — клееварке. Варку шлихты про-

изводят в баках круглой и овальной формы, в автоклавах или

в специальных установках. Баки бывают деревянные или мед-

ные, а в последнее время их изготовляют из нержавеющей стали

емкостью до 1000 л и более. Устройство варочного бака оваль-

ной формы изображено на рис. 53. Внутри бака помещены

мешалки 4 для размешивания шлихты. OHI| получают враще-

ние от электродвигателя с помощью конических шестерен zi

и 22 и вращаются с частотой 20—30 мин-' в противоположных

Рис. 53. Схема бака для варки

шлихты

Рис. 54. Схема аппарата для приго-

товления шлихты термомеханиче-

ским способом

направлениях. Варку осуществляют с помощью пара, подавае-

мого по паропроводу 5, на конце которого имеется змеевик

с отверстиями. Вода подается по трубе 3. Готовую шлихту

насосом 1 по трубопроводу 2 перекачивают в распределитель-

ный бак или непосредственно к шлихтовальным машинам. Для

цромывки и чистки бак:а на дне его имеется труба 6., Бак

имеет крышку, через которую в иего засыпают клеящие ма-

териалы и другие компоненты шлихты и осуществляют кон-

троль за варкой. Внутри бака имеются термометр для опреде-

ления температуры шлихты и линейка со шкалой для измере-

ния уровня и объема шлихты. Для предупреждения ожогов

наружную поверхность стальных баков покрывают асбестом и

керамическими плитками.

В автоклавах шлихту варят под давлением. Автоклав — гер-

метически закрнваювдийся сосуд с толстыми стенками, дном,

имеющим шаровидную форму, и с массивной крышкой, при-

крепляемой к стенкам болтами. Внутри автоклава помещена

мешалка. Хорошо размешанные в воде шлихтовальные мате-

риалы подаются в автоклав. Варку производят паром, который

подается под давлением. При варке под давлением подготовка

шлихты ускоряется, причем, если шлихту приготовляют с клея-

щим материалом из крахмалопродуктов, отпадает необходи-

мость в применении расщепителей, так как за счет повышен-

ного давления зерна крахмала расщепляются вполне доста-

точно.

На многих фабриках наряду с химическими расщепителями

крахмалопродуктов начали применять механическое расщеп-

ление с помощью гомогенизаторов—•устройств, уменьшающих

вязкость шлихты до необходимой степени. Крахмальная

шлихта под большим давлением нагнетается через узкое от-

верстие в клеевой бак. Двигаясь через отверстие со скоростью

до 200 м/с и ударяясь о клапан, набухшие частицы крахмала

размельчаются. Наряду с механическими гомогенизаторами ис-

пользуют и ультразвуковой (гидравлический свисток). В уль*

тразвуковых гомогенизаторах струя шлихты, вытекающая из

отверстий с большой скоростью, попадает на вибрирующую пла^

стину. За счет удара о вибратор и действия ультразвука про-

исходит расщепление зерен крахмала и перемешивание шлихты.

На отдельных фабриках для приготовления шлихты при-

меняют термомеханический способ расщепления зерен крах-

малопродуктов. Аппарат для приготовления шлихты термоме-

ханическим способом разработан В. В. Копытиным.

На рис. 54 представлена схема аппарата.

Аппарат состоит из корпуса 3, в котором расположена цир-

куляционная труба 5 с торообразными кольцевыми форсун-

ками 9, через которые по паропроводу внутрь трубы поступает

пар. На валу 4 жестко крепятся винт 2 в виде шнека и тур-

бина 8. Вал вращается от электродвигателя 7. Для быстрого

нагревания всего объема раствора в аппарате на днище рас-

положен барбатер 1, в который также по паропроводу пода-

ется пар.

Аппарат работает следующим образом. В залитый водой

•корпус 3 через люк 6 загружают компоненты шлихты. По-

дают пар в барбатер 1 и заполняют аппарат водой до требуе-

мого уровня. Включают электродвигатель 7 аппарата, после

чего подают пар во все кольцевые форсунки циркуляционной

трубы. Винт 2, действуя как осевой насос, подает с высокой

производительностью раствор со дна аппарата к турбине 8.

Турбина, вращающаяся с большой частотой, центробежными

силами направляет поток мельчайших частиц раствора на

стенки корпуса аппарата. Винт и турбина производят интен-

сивное перемешивание и механическое дробление компонентов

шлихты, а также обеспечивают максимальную циркуляцию

среды в annapaiTe. Пар, поступающий через кольцевые фор-

сунки 9 в циркуляционную трубу 5, действует своей тепловой

и кинетической энергией на «порции» движущегося потока и.

производит расщепление зерен крахмалопродуктов в малом

объеме трубы (или частиц других клеящих материалов). Так

как цикл прохождения всего объема шлихты в аппарате через

циркуляционную трубу протекает за короткое время, много-

кратная прогонка продукта по трубе за время приготовления

дает мелкодисперсный однородный раствор шлихты с высокой

степенью расщепления компонентов.

Термомеханический способ приготовления шлихты обеспе-

чивает получение шлихты хорошего качества с высокой сте-

пенью дисперсности компонентов (степень расщепления 90—

95%), оптимальную вязкость и клейкость шлихты;

возможность приготовления высококачественной шлихты

как из смесей крахмалопродуктов с химическими клеяпдими ма-

териалами, так и из чистых клеевых материалов — замените-

лей пищевых продуктов. При использовании такой шлихты

снижается обрывность основных нитей в ткачестве по сравне-

нию с обрывностью нитей, проклеенных шлихтой, приготовлен-

ной с добавлением химических расщепителей.

В последнее время на ткацких фабриках Советского Союза

широко используют клееварки, в которых процессы подготовки

компонентов и варки шлихты автоматизированы. Клеящий ма-

териал хранится в специальных бункерах. Винтовым конвейе-

ром клеящий материал подается к автоматическим весам. При

достижении заданной массы клеящий материал подается в бак,

наполненный водой. Размешивание продолжается в течение

заданного времени, которое регулируется реле времени. При

включенных мешалках суспензия поступает в бак для варки

до установленного уровня, контролируемого регулятором

уровня. Программный регулятор обеспечивает варку по за-

данной программе при точном соблюдении температуры и

времени. После окончания варки загорается сигнальная лампа

и температура шлихты автоматически доводится до необходи-

мой для хранения. Подготовленная шлихта диафрагменным

насосом подается к ваннам шлихтовальных машин. Насос ра-

ботает по сигналу, полученному от регуляторов уровня шлихты,

установленных на шлихтовальных машинах. Для установки

программы варки шлихты задают начальную температуру

шлихты, температуру варки и температуру хранения шлихты.

Для этой цели на панели устанавливают ручки соответствую-

щих шкал на необходимые температуру и время. При варке

шлихты с программным регулированием обеспечивается полу-

чение качественной шлихты, повышается культура производства

и увеличивается производительность труда клееваров.

РЕЦЕПТЫ И СПОСОБЫ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ШЛИХТЫ

Состав шлихты зависит от многих факторов: от

волокнистого материала, сортности, крутки и тонины шлихтуе-

мой пряжи, а также от плотности и переплетения вырабатывае-

мой ткани. Состав шлихты может быть видоизменен в зависи-

мости от вида и качества шлихтовальных материалов.

Наименование и количество входящих в состав шлихты ма-

териалов указывают в рецепте.

Процентное содержание каждого материала к общему ко-

личеству шлихты называется концентрацией данного ма-

териала. Во всех отраслях текстильной промышленности ши-

рокое применение получили рецепты с клеящими материалами

из синтетических полимеров. Так, для шлихтования хлопча-

тобумажной, вискозной штапельной и шерстяной основной

пряжи в качестве клеящего материала широко используют по-

ливиниловый спирт (ПВС). В табл. 2 приведены рецепты

шлихты с ПВС.

Табл. 2. Рецепты шлихты с ПВС

Основная пряжа

Материал

хлопчатобумажная

вискозная штапель- чистошерстяная

18,5 текс

ная 25 текс 19,2x2 текс

ПВС, кг

Глицерин, л

Готовая шлихта, л

1000

Варку шлихты с применением ПВС проводят следующим

образом. В бак наливают 900 л воды. Постепенно загружают

ПВС и смесь перемешивают в течение 5—10 мин. Пускают

пар и смесь доводят до кипения. Затем добавляют воду до

получения объема в 1000 л, и после пятиминутного размеши-

вания шлихта готова к употреблению.

Исследованиями, проведенными в ИвНИТИ, установлено,

что оптимальная концентрация ПВС для хлопчатобумажной

пряжи составляет 2—3 %, а для вискозной штапельной —

1,25—2,%.

Для шлихтования штапельной, хлопчатобумажной и шер-

стяной пряжи в качестве клеящего материала широко исполь-

зуют карбоксиметилцеллюлозу (КМЦ). В табл. 3 приведены

рецепты шлихты с КМЦ.

Табл. 3. Рецепты шлихты• с КМЦ

Основная пряжа

Материал

вискозная

штапель-

ная

25 текс

хлопчато-

бумажная

гребенная

15,4 текс

хлопчато-

бумажная

для митка-

ля 18,5 текс

хлопчато-

бумажная

для бязи

25 текс

шерстя-

ная

25x2 текс

КМЦ, кг

Уксусная кислота, л

Глицерин, л

Готовая шлихта, л

28-30

1000

lOOd

1,25

3,0

1000

При подготовке шлихты с КМЦ 500 л воды заливают в бак

и нагревают ее до температуры 60—65 °С. При работающих

мешалках размельченный препарат КМЦ засыпают в воду

через сито с ячейками 0,5—0,7 см. Размешивание проводят

до исчезновения комочков и получения однородной массы.

Затем добавляют воду до получения необходимого объема

шлихты. После перемешивания в течение 10 мин шлихта го-

това к применению.

Рецепты шлихты с полиакриламидом (ПААМ) приведены

в табл. 4.

Для приготовления шлихты с ПААМ в специальном баке

с лопастными мешалками, вращающимися с частотой до

600 мин-', пасту ПААМ растворяют в воде (ПААМ очень мед-

ленно растворяется, чем и вызвано использование специаль-

ных баков с большой частотой вращения мешалок). В обыч-

ном баке готовят крахмальную шлихту. В готовую крахмаль-

Табл. 4. Рецепты шлихты с ПААМ

Основная пряжа

Материал

хлопчатобумаж- вискозная

вискозные

Материал

ная для миткаля

штапельная

и НТВ

18,5 текс

25 текс

16,7 текс

Маисовый крахмал, кг 54

Раствор ПААМ, 8 %-ный, кг 25

Хлорамин, г 210

Хлопковое масло, г 400

Желатин, кг —

100

400

ную шлихту при постоянном перемешивании вливают 8%-ный

раствор ПААМ. Затем добавляют воду до требуемого объема

шлихты; после 10-минутного перемешивания шлихта готова

к использованию. Шлихта из ПААМ имеет значительную вяз-

кость й слабо проникает внутрь нити. В свя^и с этим ПААМ

используют главным образом как часмчный заменитель дру-

гих клеящих материалов.

На ткацких фабриках для приготовления шлихты наряду

с химическими полимерами в качестве клеящего материала

применяют и натуральные полимеры, в первую очередь крах-

малопродукты. В табл. 5 приведены рецепты шлихты с крах-

малом и расщепителем хлорамином.

Разная концентрация крахмала в рецептах I и П объясня-

ется тем, что из пряжи линейной плотности 25 и 18,5 текс

можно вырабатывать тканн различных структур. Разная кон-

центрация расщепителя хлорамина в. рецептах объясняется

тем, что зерна маисового крахмала более стойки, чем зерна

картофельного.

Варка шлихты с применением крахмала и хлорамина про-

текает следующим образом. Б подогретую воду (25—30°С)

засыпают крахмал, и смесь перемешивают в течение 5—10 мин.

Затем вливают хлорамин, растворенный предварительно в 3—

5 л теплой воды (35—40°С). После недолгого перемешивания

пускают пар и варят шлихту до исчезновения реакции на хлор-

амин (30—45 мин). При нанесении шлихты на калиййодкрах-

Та бл. 5. Рецепты шлихты с крахмалом и расщепителем хлорамином

Материал

Пряжа

Материал

хлопчатобумажная

25—18,5 текс -

льняная

45,5—83,4 текс

чистошер-

стяй ая

19,2x2 текс

Материал

рецепт I

рецепт П

льняная

45,5—83,4 текс

чистошер-

стяй ая

19,2x2 текс

Крахмал, кг

карто4^ьный

^^маисовый

Клей мездровый, кг

Хлорамин, г

Л1ыло, кг

Глицерин, кг

Готовая шлихта, л

65—80

—1

53 57

—

65-80

—

130—160 325—400 70 110

— —

2,65

—

2,65 7,5

1000

мальную бумажку она при наличии хлорамина синеет, а при

его отсутствии не окрашивается. После исчезновения реакции

на хлор шлихта пригодна к употреблению.

Значительно проще состав и способ приготовления шлихты

из модифицированного крахмала. Для пряжи линейной плот-

ности 25—18,5 текс на 1000 л готовой шлихты засыпают лишь

45—60 кг модифицированного крахмала. Для приготовления

шлихты в бак заливают 400—500 л воды и при работе меша-

лок засыпают требуемое количество модифицированного крах-

мала. Смесь перемешивают в течение 10 мин. После исчезно-

вения комочков крахмала заливают воду до нужного объема

(с тем, чтобы с учетом конденсата получить 1000 л готовой

шлихты). Пускается пар, и всю массу,нагревают до темпера-

туры 95 °С. После 1—2 мин кипения варку заканчивают —

шлихта пригодна к использованию.

При варке шлихты по разным рецептам следует строго со-

блюдать дозировку компонентов шлихты, температурный ре-

жим и продолжительность варки. На свойства готовой шлихты

большое влияние оказывает качество вводимых материалов.

Поэтому перед приготовлением шлихты все материалы необ-

ходимо проверять по основным показателям. Если показатели

не соответствуют стандартным, материал можно использовать

лишь после специальных проб.

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАЧЕСТВА ШЛИХТЫ

Качество шлихты определяется ее внешним видом

и физико-химическими свойствами. По внешнему виду шлихта

должна представлять собой однородную клейкую на ощупь

массу, без комков. Физико-химические свойства шлихты опре-

деляются вязкостью, концентрацией клеящего материала и ре-

акцией. При использовании крахмальных клеящих материалов

проверяют также равномерность расщепления крахмала.

5 Заказ М 1489

129

Вязкость шлихты зависит от температуры, концентрации и

вида клеящего вещества. Она существенно влияет на техно-

логические свойства ошлихтованной пряжи, так как в зави-

симости от вязкости изменяется характер отложения шлихты

на пряже. Вязкость определяется временем (в секундах) исте-

чения шлихты из вискозиметрической воронки вместимостью

500 мл с отверстиями 5 мм и длиной капилляра 50 мм. Вяз-

кость обычно определяют на месте отбора проб, при этом обя-

зательно указывают концентрацию крахмала, которой соот-

ветствует вязкость. Если время истечения шлихты 21 с, а кон-

центрация, считая на абсолютно сухой крахмал, 7.%, вязкость

обозначают В7% =21.

В последнее время чаще стали определять относительную

вязкость шлихты, т. е. отношение времени истечения шлихты

(обычно разбавленной водой в отношении 1:2) ко времени ис-

течения воды того же объема. Относительная йязкость может

быть определена с использованием как вискозиметрической во-

ронки, так и более точно с помощью вискозиметра Энглера.

Относительная вязкость должна находиться в пределах 1,1—5

в зависимости от температуры шлихты, концентрации клея-

щего материала, вида шлихтуемых нитей, их линейной плот-

ности и используемого клеящего материала.

На фабриках для измерения вязкости шлихты используют

также электровискозиметры П. А. Иванова — ЭВИ-57ПЛ. Этим

прибором вязкость шлихты измеряется в сантнпуазах при по-

гружении специальной роторной насадки в мерный стакан со

шлихтой, в клеевой бак или клеевую ванну шлихтовальной

машины. Принцип работы электровискозиметра ЭВИ-57ПЛ за-

ключается в следующем. При погружении вращающейся ро-

торной насадки в шлихту из-за вязкости шлихты возникает

тормозной момент, происходит фазовый сдвиг, измеряемый

электронной схемой. На шкале потенциометра стрелка ука-

зывает число делений т.

Вязкость в сантнпуазах

т)

= от,

где а —цена деления шкалы для данного диапазона насадки.

Определение концентрации клеящего вещества дает воз-

можность проверить правильность закладки его при варке

шлихты и выявить степень разбавления шлихты в клеевой

ванне шлихтовальной машины.

Для проверки концентрации клеящего вещества определяют

сухой остаток за счет высушивания небольшого количества

шлихты (около 2 г). Так как в современных рецептах клеящее

вещество составляет около 100 % сухого вещества шлихты,

можно считать, что сухой остаток шлихты соответствует со-

держанию сухого клеящего вещества в шлихте. Определив су-

хой остаток G шлихты, %, подсчитывают концентрацию клея-