Спосіб рідинної обробки

Винахід відноситься до текстильної промисловості і може бути використаний в процесах рідинної обробки переважно текстильних матеріалів у пакуваннях. Відомий спосіб інтенсифікації фарбування волокнистого матеріалу в рідкому середовищі, яке одночасно є пластифікатором матеріалу волокна, за допомогою ультразвукових коливань (Мельников Б.Н. и др. Теория и практика высокоскоростной фиксации красителей на текстильных материалах. - М.: Легпромбытиздат, 1987. 208с., с.48). Спосіб дозволяє істотно прискорити процес фарбування на стадіях просочення матеріалу розчином, дифузії і фіксації барвника. Однак цей спосіб призначений для інтенсифікації фарбування волокнистого матеріалу, а не для рідинної обробки структури пакування. Найбільш близьким по технічній суті та досягаємому результату до пропонованого технічного рішення є спосіб рідинної обробки пакувань шляхом попереднього вакуумування, створення примусової безупинної циркуляції обробного розчину в радіальному напрямку тіла пакування (В.Ф. Андросов, С.А. Александров и др. Крашение пряжи в паковках. - М.: Легкая индустрия, 1974. - 152с., с.45 - прототип). Головним недоліком такого способу є труднощі досягнення високої якості рідинної обробки навіть при великих витратах енергії і часу. Наприклад, загальний час фарбування бавовняних швейних ниток 21,7 текс х З барвником. Прямий чорний З на жорстких перфорованих патронах в апараті періодичної дії фірми Hisaka (Японія) складає 3 години. Протягом усього цього часу насосний агрегат потужністю 50кВт безупинно прокачує крізь пакування 25л/(хв.×кг) обробного розчину, долаючи гідравлічний опір приблизно 2,5-105Па. При цьому 5м3 розчину і 400кг оброблюваного матеріалу поступово нагрівають від 30°С до 90°С и витримують це значення температури протягом 45 хвилин. Незважаючи на такі великі витрати енергії і часу часто не вдається уникнути пошарової неровноти фарбування і крапкового непрофарблення внаслідок деформації нитки в контактних площадках перетинання витків, зменшення пористості деформованих ділянок і їхніх околиць і утруднення доступу потоку обробного розчину в ці ділянки. Це відбувається як на стадії просочення, так і в ході циркуляції розчину через утворення за контактними площадками застійних зон. Тому молекули доставляємої речовини можуть проникати в ці ділянки тільки дифузійним шляхом, що погіршує якість рідинної обробки і значно збільшує час доставки, чим і пояснюється велика тривалість рідинної обробки по способу-прототипу. Прагнення поліпшити результати рідинної обробки за рахунок росту питомих витрат розчину ще більш ускладнює ситуацію, викликаючи зріст гідравлічного опору пакування, фільтраційні деформації її тіла, пресуючу дію гідродинамічного напору потоку на шари, що у сукупності приводить до значного росту нераціональної частини витрат енергії і погіршенню умов масообміну в контактних площадках. Крім того, використання цього способу економічно доцільно тільки при обробці великих партій пакувань. Задачею винаходу є створення способу рідинної обробки текстильних пакувань, який, завдяки своїм технологічним можливостям, дозволив би поліпшити якість рідинної обробки за рахунок поліпшення умов масообміну в ділянках зниженої пористості і зменшити швидкість циркулюючого потоку. Рішення поставленої задачі досягається в результаті того, що в способі рідинної обробки текстильних пакувань шляхом попереднього вакуумування, нагрівання і створення примусової циркуляції обробного розчину в радіальному напрямку тіла пакування, циркуляцію здійснюють з одночасним впливом акустичних коливань, прикладених до внутрішньої поверхні тіла пакування. У порівнянні з прототипом, в якому циркуляцію обробного розчину крізь тіло пакування здійснюють з відносно високою швидкістю, що викликано прагненням до досягнення максимальної питомої витрати обробного розчину з метою подолання труднощів одержання якісної продукції, і вимагає великих нераціональних витрат енергії і часу, у пропонованому способі циркуляцію здійснюють з одночасним впливом акустичних коливань, що дозволяє поліпшити умови масообміну в контактних площадках перетинання витків нитки і, тим самим, поліпшити якість обробки з можливістю одночасного зменшення швидкості циркулюючого потоку. Зменшення швидкості циркулюючого потоку досягається також завдяки можливості використання обробної ванни дуже низького модуля, до 1:1, що дозволяє зменшити кратність циркуляції з одночасним поліпшенням якості і прискоренням обробки, у той час як у прототипі модуль обробної ванни складає величину не менш як 1:10. При взаємодії з обробним розчином зростає натяг нитки внаслідок її усадки, що приводить до ущільнення структури пакування, і особливо - шару на поверхні перфорованого патрона. Тому акустичні коливання, прикладені до внутрішньої поверхні пакування, одержують можливість відносно вільно поширюватися в напрямку зовнішньої поверхні. Поширення коливань відбувається переважно через контактні площадки перетинання витків нитки, щільність упакування волокон у яких максимальна. Таким чином, найбільш інтенсивному впливу акустичних коливань піддаються ті структурні неоднорідності тіла пакування, щільність яких максимальна, пористість - мінімальна, і які, отже, найбільшою мірою потребують активізації масообмінних процесів. Під впливом акустичних коливань відбувається періодична зміна тиску в контактних площадках, знакозмінна переміна обсягу нитки і циклічний процес поглинання - витиснення розчину, що сприяє відновленню розчину як у структурі нитки, так і в застійних зонах поблизу контактних площадок. Крім того, поширюючись в рідкому середовищі, акустичні коливання безпосередньо ініціюють різні механічні явища, наприклад, кавітаційного характеру, що також прискорюють відновлення розчину в структурі нитки, завдяки чому прискорюється дифузія речовини, що доставляється у структуру волокна. У результаті цього відбувається істотна інтенсифікація процесів масообміну в структурі пакування, що дозволяє зменшити час обробки і покращити якість готової продукції. Пропонований спосіб рідинної обробки здійснюють у наступному порядку. Пакування, призначену для рідинної обробки, вакуумують і створюють примусову циркуляцію обробного розчину крізь її тіло з одночасним впливом акустичних коливань, що забезпечує сприятливі умови для протікання процесів масообміну в структурі пакування. Після цього пакування піддають швидкому і рівномірному нагріванню, чим досягається значне прискорення масообмінних процесів. Приклад: бавовняну нитку офарблюють активним барвником у пакуванні бобинної структури хрестового намотування масою 1кг за пропонованим способом. Для цього пакування спочатку піддають вакуумуванню при розрідженні 0,08МПа, потім створюють примусову циркуляцію обробного розчину крізь тіло пакування з одночасним впливом акустичних коливань, прикладених до внутрішньої поверхні тіла пакування, частотою 2×104Гц, інтенсивністю 5Вт/см2. Після цього пакування піддають швидкому і рівномірному нагріванню для фіксації барвника. Пропонований винахід "Спосіб рідинної обробки" може знайти застосування в текстильній промисловості, зокрема, у таких процесах рідинної обробки текстильного матеріалу в пакуваннях, як відварка, біління і фарбування. Пропонований винахід у порівнянні з існуючими технічними рішеннями дозволяє поліпшити якість рідинної обробки пакувань, підвищити гнучкість технологічного процесу, зменшити питомі витрати енергії, при цьому стає доцільною рідинна обробка малих партій пакувань аж до індивідуальної при дуже низькому модулі ванни.