Техническая характеристика химических клеящих материалов

Существующие методы шлихтования хлопчатобумажной пряжи, основанные на использовании натуральных немодифицированных крахмалов и муки, не являются перспективными, так как растворы на их основе не отвечают многим современным требованиям, а именно:

пленки из этих растворов обладают низкими прочностными свойствами;
растворы шлихты отличаются невысокой устойчивостью (1-2 ч с момента приготовления);
жесткость пленки вызывает хрупкость ее и приводит к значительному облету шлихты на ткацких станках;
необходимость поддержания высокой относительной влажности воздуха (75-80%) в ткацких цехах снижает санитарно-гигиенические условия работы в них;
необходимость применения щелочных, кислотных или энзимных расщепителей в процессе расшлихтовки тканей.

В России и за рубежом для шлихтования используют средства из натуральных (модифицированных) и синтетических полимеров.
В результате работ, проведенных в ЦНИХБИ, ИвНИТИ, ВНИИПХВ, ВНИИСВе, были созданы рецептуры и разработана технология шлихтования пряжи из натуральных и химических волокон на основе модифицированных и синтетических полимеров: поливиниловых спиртов различных марок, карбоксиметилцеллюлозы, полиакрилонитрила и его сополимеров, полиакрил-амида, полиметакриловой кислоты и ее сополимеров и др.
Применение этих материалов в технологии шлихтования создает ряд преимуществ:
позволяет исключить или снизить расход пищевых продуктов (крахмалов и муки) в технических целях;
процесс приготовления шлихты прост, заключается в растворении в воде, не требует расщепителей и длительного нагрева;
достигается снижение обрывности в ткачестве на 10—15% и повышение производительности труда на 1,5—2% в ткацком производстве;
растворы химических полимеров отличаются высокой стабильностью шлихтующих свойств в течение длительного времени (несколько месяцев), не подвержены бактериальным процессам (кроме КМЦ) и обладают противогнилостными свойствами;
упрощение расшлихтовки, которую заменяют промывкой теплой и холодной водой;
вследствие того, что гидро-фильность (способность к поглощению воды) пленок синтетических полимеров выше относительно крахмальных, применение этих препаратов в шлихтовании позволяет снизить относительную влажность воздуха в ткацких цехах с 75-80% до 60-65%, что резко улучшает условия труда;

пленки этих препаратов имеют значительную прочность и высокие эластичные свойства, что позволяет снизить концентрацию шлихтующих растворов, а соответственно и расход препаратов по сравнению с крахмалом и мукой.
Водорастворимые эфиры целлюлозы из простых и смешанных эфиров наиболее распространены, они способны растворяться в воде и являются метил-, окси-, этил-, оксиэтил-, оксипропил- и карбоксиметилцеллюлозой.
Эти препараты обладают хорошей клеящей способностью, биологически расщепляемы. Значительную долю в общем объеме выпуска занимают натриевая и аммонийная соли карбоксиметилцеллюлозы.

Полимер Метилцеллюлоза МЦ

Метилцеллюлоза МЦ - простой эфир целлюлозы, получаемой в промышленности метилированием щелочной целлюлозы хлористым метилом. Характерным свойством метилцеллюлозы является ее растворимость в холодной воде.
Карбоксиметилцеллюлоза техническая КМЦ представляет собой техническую натриевую соль целлюлозно-гликолевой кислоты, получающуюся при взаимодействии щелочной целлюлозы с монохлорацетатом натрия или моно-хлоруксусной кислотой.
Препарат представляет собой волокнистую массу кремового цвета с содержанием влаги до 15%, хорошо растворимую в горячей воде. В качестве примесей в КМЦ содержится значительное количество поваренной соли (до 20%)- В текстильной промышленности рекомендуется применять КМЦ техническую марок 85/350 и 75/400 (всего выпускается восемь марок).
Расход КМЦ при шлихтовании пряжи примерно на 10% ниже по сравнению с расходом крахмала.
Недостатком технической КМЦ является то, что она содержит много минеральных солей и гликолевокислый натрий, которые вызывают коррозию оборудования приготовительных цехов ткацких производств. Некоторого эффекта снижения коррозионной активности можно достичь введением нейтрализующих агентов.
Известно, что при добавлении триэтаноламина в шлихту из КМЦ стойкость металла к коррозии повышается в 2-3 раза, а при введении уротропина - в 4-5 раз. Кроме того, в настоящее время отечественная промышленность выпускает очищенную КМЦ, получаемую экстрагированием (выделением) в этаноле.

Для нейтрализации растворов КМЦ с водородным показателем (рН) выше 8 рекомендуется использовать разбавленную уксусную кислоту.
Значение рН раствора шлихты устанавливают по универсальной индикаторной бумаге (ТУ МХП ОРУ 76-56).
Поливиниловый спирт (ПВС) - синтетический полимер, получаемый в основном омылением поливинилацетата в метаноле, выпускается нескольких марок в зависимости от степени омыления и полимеризации.
В зависимости от степени полимеризации поливинилацетата поливиниловый спирт может быть высокой и низкой степени полимеризации. В первом случае образуются водные растворы высокой вязкости и на поверхности их быстро образуются нерастворимые пленки, которые в виде сгустков могут отлагаться на пряже и вызывать обрыв ее в ткачестве.
Поэтому для шлихтования рекомендуется применять ПВС с низкой степенью полимеризации: 7/2; 8/2; 8/1,7; 8/1,4; Ш.
Количество остаточных ацетатных групп в ПВС характеризует степень омыления поливинилацетата и водорастворимость спирта. Чем выше степень омыления, тем ниже содержание ацетатных групп и выше растворимость.
Поливиниловый спирт по сравнению с КМЦ и крахмаломучными препаратами обладает следующими преимуществами:
благодаря невысокой вязкости рабочих растворов шлихта легко проникает в межволоконное пространство и прочно склеивает отдельные волокна между собой;
пленки из растворов ПВС являются прочными при разрыве, эластичными и износостойкими при истирании.
Такие свойства поливинилового спирта позволяют снизить расход его при шлихтовании хлопчатобумажной пряжи по сравнению с крахмалом в среднем на 50%, по сравнению с КМЦ - на 30%.
При использовании ПВС в шлихтовании уровень обрывности в ткачестве снижается на 15-20%.
В качестве пластификаторов ПВС, смягчающих пленку шлихты, рекомендуется использовать глицерин, желатин, масла, 2-имидозолидон. Замасливающими компонентами в шлихтах на основе ПВС являются жидкий парафин, воск, антистатическими добавками — оксиэтилированные спирты, поли-пропиленгликоль и его эфиры.
На текстильных предприятиях СССР поливиниловый спирт рекомендуемых марок широко используют для шлихтования натуральных и химических волокон как самостоятельно, так и в смеси с КМЦ, крахмалом.

Свойства Полиакриламида

Внешний вид: Порошок или гранулы белого, желтого или слабо-коричневого цвета
Размеры гранул, мм, не более: 8
Содержание полимера в сухом продукте, %, не менее 45
Содержание сульфата аммония, %, не более 46
Влажность, %, не более 20
Нерастворимый остаток, %, не более 5

Полиакриламид (ПААМ) - синтетический полимер, растворимый в воде, формамиде, глицерине, пропиленгликоле, нерастворимый в спирте, простых и сложных эфирах, углеводородах, диметилформамиде, ацетоне.
Полимер обладает высокой клеящей способностью, устойчив до температуры 130—150° С, при более высокой происходит образование водонерайво-римого трехмерного полимера..
Препарат выпускается в виде 8%-ного геля и сухого гранулята СГС.
Сухой гранулированный сульфатный полиакриламид СГС получают путем радикальной полимеризации акриламида в водной среде в присутствии окислительно-восстановительной катализирующей системы с последующим высаливанием сульфатом аммония и сушкой полимера. Молекулярная масса СГС 500— 600 тыс.
Препарат растворяется в воде при подогреве. Продолжительность раствор-рения зависит от температуры и исход* ной концентрации полиакриламида.
Приготовление шлихты рекомендуется проводить при температуре 80-85° С с концентрацией по полимеру 5-6%.
Водные растворы ПААМ с рабочей концентрацией от 3 до 5% обладают необходимой технологической вязкостью. При температуре 70° С этот показатель составляет 0,16 Па-с для 5%-ных растворов, 0,1 Па-с - для 4%-ных растворов и 0,06 Па-с - для 3%-ных растворов.
Благодаря высокой адгезионной способности полиакриламида к хлопковому волокну расход клеящих материалов при использовании его в шлихтовании уменьшается в 2,5-3 раза- по сравнению с крахмалом, при этом показатель обрывности в ткачестве снижается на 15-20%.
Шлихтование протекает без затруднений, шлихта не налипает на барабаны, быстро высыхает на нитях, образуя гладкую эластичную пленку.
Присутствие в ПААМ большого количества сульфатов (40-46%) вызывает коррозию поверхности оборудования, выполненного из ржавеющей стали, латуни и других медных сплавов, и требует введения в шлихту ингибиторов коррозии, предохраняющих от разрушения.
Полиакриламид-гель получают путем омыления нитрила акриловой кислоты в технической серной кислоте с последующей нейтрализацией и полимеризацией раствора акриламида в щелочной среде в присутствии окислительно-восстановительной системы катализаторов.
Продукт представляет собой стекловидный высоковязкий гель с молекулярной массой 1,5 -105-3-Ю6, растворимый в воде.
В зависимости от метода получения ПААМ выпускается двух марок - А и Б.
В текстильной промышленности используют ПААМ-гель Б.

Физико-химичиские свойства ПААМ-геля

Внешний вид: Коллоид в виде геля
Цвет: Бесцветный
Содержание основных веществ, %: 8-10
Кинематическая вязкость 0,5%-ного водного раствора, m2/с-10m, не менее 3
Водородный показатель (рН) 0,5%-ного водного раствора 7,0-8,5

Химическая природа этого полимера обусловливает возможность внутримолекулярной циклизации и межмолекулярных сшивок. Эти особенности полимера объясняют его высокую вязкость и каучукоподобные свойства поли-акриламида-геля. При щелочных и перекисных обработках вязкость и тягучие свойства ПААМ снижаются, улучшается растворимость в воде. Для получения шлихты с хорошими клеящими свойствами рекомендуется вводить 30%-ную перекись водорода в количестве 0,06% от массы ПААМ-геля.
Для шлихтования основ ПААМ-гель можно использовать как самостоятельно, так и в смеси с крахмалопродуктами, желатином и другими клеящими веществами. Шлихта из ПААМ-геля или его смесей однородна по составу, устойчива в работе и при хранении. Пряжа, обработанная такой шлихтой, имеет более высокие физико-механические показатели, обрывность ее в ткачестве на 5-10% ниже обрывности пряжи, -Ошлихтованной крахмальными композициями.
Недостатком этого препарата является низкое содержание основного вещества (6-8%), что вызывает при полной замене крахмала увеличение расхода ПААМ в 2,5-4 раза.
При применении в шлихтовании ПААМ-геля требуется введение в шлихту ингибиторов коррозии металлических поверхностей оборудования приготовительных цехов.
Полиакрилонитрил и его сополимеры растворимы в диметилформамиде, диметилсульфоксиде, роданистых солях и нерастворимы в воде. В качестве сырья для получения шлихты используют волокнообразующие полиакрилонитрил и его сополимеры, содержащие не менее 85% акрилонитрила и 15% сомономерных кислот.
При щелочных обработках они обеспечивают получение клеящих, пленкообразующих водорастворимых продуктов, пригодных для шлихтования хлопчатобумажных, вискозных и синтетических нитей.
В качестве омыляющего. реагента для получения водных растворов используют сильные щелочи (едкий натр, едкое кали), расход которых составляет 30-40% от массы полимера. Омыление проводят при температуре 90-95° С в течение 1-2 ч. Для шлихтования хлопчатобумажной и вискозной пряжи используют 2,5-3%-ные водные растворы.

В процессе расшлихтовки полная растворимость пленок шлихты на основе полиакрилонитрила достигается в воде при температуре 50-60° С за 30-40с, что превышает растворимость пленок из ПВС, КМЦ- Крахмально-мучные пленки в этих условиях только набухают.
Препараты биологически расщепляемы.
Обрывность хлопчатобумажных основ, обработанных шлихтой из полиакрилонитрила, в ткачестве снижается на 15—20% по сравнению с обрывностью основ, обработанных шлихтой из крахмала.
В качестве сырья для приготовления шлихты можно использовать отходы производства волокна нитрон.
Полиакриловую (ПАК) и полиметакриловую (ПМАК) кислоты получают радикальной полимеризацией метакриловой кислоты в водной среде при температуре 40-60° С в присутствии окислительно-восстановительной среды персульфат калия метабисульфит натрия или в среде органических растворителей (толуол, диоксан) при температуре 75-100° С в присутствии перекиси бензоила. В зависимости от способа полимеризации конечный продукт получают в виде прозрачного раствора с концентрацией по полимеру 20-25% или порошка белого цвета.
Для получения шлихты необходимо использовать ПАК и ПМАК с молекулярной массой 15-20 тыс., легко растворимые в воде.
Влагосодержание пленок акриловых препаратов изменяется в зависимости от водородного показателя (рН) раствора шлихты.
Для обеспечения адгезии к хлопчатобумажной пряже при приготовлении шлихты рекомендуются слабокислые растворы (рН от 5,5 до 6,5), которые образуют высокоэластичные пленки с прочностью при разрыве (16,4—19,6) 10е Н/м2 и относительным удлинением более 200%.
На основе ПМАК, частично или полностью нейтрализованной, во ВНИИСВе создана водорастворимая полимерная шлихта ВПШ-2Н марки
Во ВНИИПХВ на базе полиакриловой кислоты создана водорастворимая шлихта ОЛД.
Рекомендуемая температура шлихтующей ванны при применении акри-латных средств 70-75° С. При температуре выше ПО-120° С начинаются процессы деструкции и циклизации полиметакрилЪвых кислот.
В состав шлихты на основе метакриловых кислот часто вводят в качестве пластификатора и антистатика полиалкиленоксиды, например' поли-гликоли.
Для£нижения коррозионной способности шлихты рекомендуется вводить в ее состав различные ингибиторы коррозии (нитрит натрия, эфиры борной и фосфорной кислот и Др.)

Натуральные материалы | Шлихтовальные машины | Поставки шлихтовального оборудования