Крахмалы — нерастворимые в холодной воде полисахариды зернистого строения. Они имеют одинаковое химическое строение с целлюлозой (C6H10O5), т. е. являются углеводами, строительная клетка которых состоит из пиранозных колец. Пиранозное кольцо крахмала содержит a-d-глюкозу, а мономерная элементарная единица целлюлозы состоит из β-d-глюкозы. Из крахмалов нельзя получить искусственного волокна, так как их макромолекулы имеют разветвленную структуру цепей и неориентированное расположение.
Крахмал — физически и химически неоднородное соединение. При нагревании с горячей водой происходит набухание и растворение зерен крахмала с образованием вязких растворов — клейстера. При этом крахмал распадается на две основные фракции — амилозу и амилопектин. В растворимое состояние переходит амилоза, а набухший гелеобразный остаток представляет собой амилопектин.
Большинство видов крахмала содержит 15—25% амилозы и 85—75% амилопектина. Содержанием этих составных частей в крахмалах различного происхождения определяется качество получаемых из них загусток. Кроме того, неизмененный природный крахмал дает хрупкие (нетиксотропные) системы. Этот недостаток может быть устранен гидролитической деструкцией его в присутствии кислот, а также введением пластифицирующих добавок. Гидролитическая деструкция крахмала, улучшая его печатные свойства, не сопровождается резкой потерей его загущающей способности.
Наибольшее применение имеет маисовый крахмал, загустку из которого получают путем его гидролиза соляной, уксусной или олеиновой кислотой в мягких условиях. Эта загустка может, быть применена для большинства печатных красок, она хорошо противостоит действию щелочей и более стойка к синерезису.
Большой интерес представляет загустка, приготовленная расщеплением крахмала в присутствии окислителя (хлорамина).
При обработке крахмала щелочью образуется натрийамилоза и щелочные соли амилопектина — получается прозрачный высоковязкий раствор, который может быть применен в качестве щелочной загустки.
Крахмальные загустки, плохо пропитывая ткань, обеспечивают высокий выход красителя на ткани, они дают плохо сохнущую, жесткую, неэластичную, нерастворимую в воде пленку, что затрудняет промывку ткани после печатания и может привести к образованию на ткани «належек» во время промывки. Кроме того, оставшаяся на ткани загустка придает ей жесткость, а поверхностное закрепление красителя снижает устойчивость окрасок к трению. Отрицательным качеством крахмальной загустки является также ее малая пластичность: она не дает четких контуров, образуя на ткани «вытеки», поэтому крахмальная загустка используется лишь в смеси с другими загустками — декстриновой, трагантной, альгинатной, обладающими большей пластичностью и устойчивостью при хранении.
Крахмальные загустки готовят обычно 8—12%-ной концентрации.
Рецепты приготовления крахмальных загусток («растворимый крахмал», в г/кг):
| I | II |
Крахмала маисового | 80,0 | 120,0 |
Соляной кислоты (плотность 1,19) | 1,5 | 2,0 |
Уксуснокислого натрия | 3,0 | 4,0 |
Воды | 915,5 | 874,0 |
Итого: | 1000,0 | 1000,0 |
В котел наливают холодную воду и засыпают маисовый крахмал. Массу размешивают в течение 15 мин, подогревая до 30° С, и добавляют соляную кислоту, тщательно перемешивают и пробуют на индикатор метиловый оранжевый (кислая реакция), затем массу подогревают до кипения. Варку продолжают до получения однородной прозрачной массы. Готовая загустка нейтрализуется уксуснокислым натрием до слабо-желтого окрашивания с метиловым оранжевым.
Для получения более пластичной загустки рекомендуется после варки или во время ее добавлять например, 40%-ный раствор ТМС из расчета 1,5 кг на 80 кг крахмала. В качестве пластификаторов могут быть использованы также контакт, олеиновая кислота и минеральные масла. После варки загустку при перемешивании охлаждают пуском холодной воды в паровую рубашку котла.
Рецепт крахмально-хлораминовой загустки (в г): | |
Крахмала маисового | 110 |
Хлорамина | 1 |
Едкого натра (плотность 1,33) | 10 |
Воды | До 1000 |
Крахмал замешивают с водой в суспензию, после чего добавляют хлорамин в виде 5%-ного раствора. Массу доводят до кипения и варят при размешивании 40 мин, вливают раствор едкого натра и обрабатывают 10 мин при 92° С, охлаждают при размешивании и нейтрализуют уксусной кислотой до бледно-розового окрашивания (проверяют по фенолфталеину).