Г.С. Ткачук

Хмельницький національний університет

В.Ю. Щербань

Київський національний університет технологій та дизайну

РЕОЛОГІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ КАОЛІНОВИХ СИСТЕМ

Розроблення шліхтувальних композицій, які дозволять зменшити витрати харчових продуктів, хімічних реактивів, енергетичних ресурсів, є актуальним. Нами запропоновано до складу крохмальної шліхти для бавовняних основ вводити додатки каоліну або алюмокалієвих квасців, застосування яких дозволить покращити технологічні показники шліхти, ошліхтованого прядива та процесу ткацтва [1].

Однією з найважливіших характеристик шліхти є її в’язкість, тому нами було поставлено за мету вивчення реологічних властивостей каолінових та крохмально-каолінових систем. Було досліджено каолінові суспензії (табл. 1) при концентраціях, коли стає помітний вплив міжчастинкової взаємодії. Відносну в’язкість суспензії визначали з допомогою віскозиметричної воронки. У табл. 1 показано відношення відносної в’язкості суспензії до в’язкості дисперсійного середовища η/η₀ при певному об’ємному вмісті каоліну ω_v в суспензії (ω_m – масова частка каоліну в суспензії). Видно, що швидкість збільшення в’язкості випереджає збільшення концентрації каоліну. Очевидно, це пов’язано зі структуроутворенням у системі при збільшенні концентрації дисперсної фази, яке пояснюється гексагональною пластинчатою формою частинок каоліну, сприятливою для взаємної їх орієнтації й утворення зв’язків між ними по відносно великих площах поверхонь.

Таблиця 1

Реологічні властивості каолінових суспензій

ωm	0,65	0,66	0,67	0,68	0,69	0,70
ωv	0,254	0,259	0,263	0,267	0,271	0,275
η/η0	2,74	2,84	2,94	3,02	3,11	3,25

Нами було проведено серію дослідів із визначення залежності динамічної в’язкості крохмально-каолінових систем від вмісту їхніх компонентів та дотичного напруження зсуву з допомогою методів ротаційної віскозиметрії. Крохмально-каолінові системи готували таким чином: потрібну кількість крохмалю перемішували з водою до досягнення стану однорідності, вводили розтертий у ступці каолін із невеликою кількістю води, перемішували і при постійному перемішуванні нагрівали, воду додавали до потрібного рівня. Клейстеризацію проводили при 95 °С протягом 10 хв.

При вибраних нами концентраціях було встановлено, що системи поводяться, як псевдопластичні тіла. Характер їхньої течії можна описати за рівнянням Оствальда – де Віля. Крохмально-каолінові системи мають значно вищу в’язкість, ніж чистий крохмальний гель, отже, колоїдні дисперсії каоліну мають явно виражену загущувальну здатність. Проте чисті каолінові суспензії мають набагато нижчу ефективну в’язкість, ніж крохмальний гель. Отже, для каолінових суспензій навіть при концентраціях порядку 100 г/л притаманне структуроутворення і залежність в’язкості від напруження зсуву [2].

Оскільки характер течії досліджених нами каолінових систем не відрізняється від крохмальних гелів, можна припустити, що наявність у крохмальних гелях колоїдних дисперсій (каоліну чи квасців) не буде перешкоджати успішному нанесенню шліхти на текстильні основи і формуванню приклею з високими технологічними показниками.

Здатність зруйнованих систем до відновлення своєї структури виражається через її тиксотропне відновлення (табл. 2). Відновлення системи каоліну відбувається настільки швидко, що не вдається зафіксувати міцність максимально зруйнованої системи. Додавання каоліну до крохмального гелю спричиняє збільшення ступеня тиксотропного відновлення. Це значить, що швидкість релаксаційних процесів збільшується, і зруйнована система швидко відновлюється. Ступінь тиксотропного відновлення системи визначали як відношення сум ефективних в’язкостей систем зворотного та прямого ходів. Чим більшим є ступінь тиксотропного відновлення системи, тим вищі технологічні показники буде мати приклей, що формується на текстильній основі в процесі нанесення на неї шліхти.

Для успішного застосування шліхти із додатками неорганічних сполук Алюмінію потрібно провести додаткові дослідження для визначення оптимального вмісту колоїдних дисперсій у складі крохмальних гелів.

Таблиця 2

Залежність ступеня тиксотропного відновлення системи від її складу і концентрації компонентів

Склад системи	Ступінь тиксотропного відновлення системи, %
Крохмаль, 50 г/л	79,21
Крохмаль 50 г/л і 50 г/л каоліну	89,66
Крохмаль 50 г/л і 100 г/л каоліну	93,25
Каолін 100 г/л	94,55
Каолін 200 г/л	95,78

Крохмальні композиції з додатками каоліну або квасців для шліхтування бавовняних основ можуть бути застосовані у підготовчих відділеннях ткацького виробництва. Це дасть змогу: скоротити витрати крохмалю і ТДР при готуванні шліхти; забезпечити регулювання рівня приклею; досягти зниження обривності основ за рахунок підвищення технологічних показників шліхти; знизити вологість повітря та рівень пиловиділення у ткацьких цехах; легко розшліхтовувати основи; покращити екологічний баланс за рахунок використання екологічно чистих речовин.

ЛІТЕРАТУРА:

1. Деклар. пат. 10218 Україна, С09J4/06. Шліхтувальна композиція для целюлозних основ / Г. Ткачук, Л. Ганзюк, В. Щербань, В. Гнідець. – патенто-власник Хмельницький нац. ун-т; заявл. 14.03.2005; опубл. 15.11.2005, Бюл. № 11 (І ч.).2. 

М.М. Хасанов, Г.Т. Булгакова. Нелинейные и неравновесные эффекты в реологически сложных средах / М. – Ижевск: изд-во Института комп. исследований. – 2003. – 288 с.