Спосіб рідинної обробки (2)

Винахід відноситься до текстильної промисловості і може бути використаний в процесах рідинної обробки переважно текстильних матеріалів у пакуваннях. Відомі способи фарбування тканини з використанням електромагнітних полів: постійного електричного поля (Гришина Е.П. и др. О механизме воздействия электрохимической обработки на свойства хлопчатобумажной ткани // Текстильная химия. -1992. -№2. -С.75-81), переменного электрического поля (Луцык Р.В., Малкин Э.С., Абаржи И.И. Тепломассообмен при обработке текстильных материалов. -К.: Наук. думка, 1993, с.313), постійного та змінного магнітних полів (Давидзон М.И. Электромагнитная обработка водных систем в текстильной промышленности. -М.: Легпромбытиздат, 1988, с.87), надвисокочастотного електромагнітного поля (Мельников Б.Н. и др. Современное состояние и перспективы развития технологии крашения текстильных материалов. -М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983, с.198), які дозволяють підвищити вибираємість барвника, швидкість і ступінь його фіксації на матеріалі. Однак ці способи призначені для фарбування тканини, а не для рідинної обробки ниток у пакуваннях. Відомі способи інтенсифікації з використанням механічних і акустичних коливань процесів промивання тканин (Процессы промывки тканей и методы их интенсификации /Сажин Б.С., Альтер-Песоцкий Ф.Л. и др. -М.: Лёгкая промышленность, 1984, с.127), а також фарбування волокнистого матеріалу (Мельников Б.Н. и др. Теория и практика высокоскоростной фиксации красителей на текстильных материалах. -М.: Легпромбытиздат, 1987, с.48), які дозволяють істотно прискорити процеси обробки матеріалу розчином. Однак ці способи призначені для інтенсифікації обробки тканин чи волокнистого матеріалу, а не для рідинної обробки ниток у пакуваннях. Найбільш близьким по технічній сутності і результату, який досягається, до пропонованого технічного рішення є спосіб рідинної обробки пакувань шляхом попереднього вакуумування, просочення, створення примусової циркуляції обробного розчину крізь тіло пакування протягом усього часу обробки з поступовим прогрівом обсягу пакування потоком обробного розчину (В.Ф. Андросов, С.А. Александров и др. Крашение пряжи в паковках. -М.: Легкая индустрия, 1974, с.45, 50). Цей спосіб реалізують в апараті періодичної дії, причому всі операції технологічного циклу виконують над партією пакувань загальною масою в сотні - тисячі кілограмів протягом декількох годин усередині герметично закритого бака ємністю десятки кубічних метрів під надлишковим статичним тиском до 4-105Па, в умовах високої температури, що досягає 140°С і інтенсивної циркуляції обробного розчину за допомогою насосного агрегату, потужність якого в сучасних апаратах може перевищувати 100квт. При цьому нагріта в процесі рідинної обробки зовнішня поверхня бака площею в десятки квадратних метрів даремно розсіює тепло в навколишній простір. Головним недоліком такого способу є неможливість урахування індивідуальних властивостей кожного пакування в окремому те хнологічному циклі, оскільки в його основу покладений масовий принцип обробки пакувань, який полягає в тім, що пакування піддають рідинній обробці відносно великими партіями виходячи із того, що усі вони мають ідентичні параметри намотування й обробляються в однакових умовах, і, о тже, це повинно забезпечувати однакові результати обробки. Однак існуюче намотувальне устаткування не дозволяє формувати цілком ідентичні пакування і розходження в їхніх властивостях приводить у процесі обробки до розходження гідравлічного опору, нерівномірного розподілу потоку розчину між пакуваннями і, отже, неоднаковим результатам рідинної обробки. Іншою причиною нерівномірного розподілу потоку розчину є наявність у гідравлічній системі апарата численних нещільностей стикування елементів устатк ування, наприклад, торців перфорованих патронів з розділовими прокладками, торців сусідніх пакувань, напресованих на перфоровані стрижні. Величина нещільності залежить від багатьох факторів, серед яких ступінь зносу і деформованого стану елементів оснащення, нерівномірне затягування гайок фіксації пакувань на стрижнях носія, причому розподіл цих нещільностей у робочому просторі апарата носить непередбачуваний характер. Нерівномірний розподіл потоку розчину між пакуваннями приводить до того, що всі пакування вимагають різного часу обробки. Але оскільки в існуючому способі реалізувати це неможливо, а недостатній час обробки приводить до одержання неякісної продукції і зв'язаних з цим утрат, на практиці прагнуть гарантувати якість обробки, розробляючи технологічний режим із запасом з розрахунку на ті пакування, що вимагають максимального часу обробки. Результатом цього є додаткові непродуктивні витрати енергетичних ресурсів і часу. Іншим недоліком способу-прототипу, обумовленим масовим принципом обробки пакувань, є малий ступінь гнучкості, що виявляється в неможливості обробляти партії пакувань довільного розміру, у міру виникнення потреби і без погіршення техніко-економічних показників процесу. Тому обробку пакувань роблять у відносно великих партіях одного артикула незалежно від того, скільки пакувань даного артикула потрібно в даний момент. Частину пакувань приходиться зберігати на складі до моменту потреби, що приводить до збільшення часу обороту сировини і, як наслідок, до погіршення економічних показників роботи підприємства. Недостатня гнучкість обумовлена також неможливістю зміни набору, параметрів і порядку проходження операцій у технологічному циклі індивідуально для кожного пакування, оскільки усі вони одночасно піддаються обробці усередині герметично закритого автоклава. До принципових недоліків способу варто віднести також відносно високий модуль ванни, обумовлений невідповідністю геометрії пакувань і внутрішнього простору бака апарата, при якому неминуче виникає значний шкідливий, тобто невикористовуваний обсяг. Тому в існуючи х способах обробки модуль ванни (відношення маси оброблюваного матеріалу до обсягу розчину) рідко буває менше, ніж 1:10-1:12. Це приводить до непродуктивних витрат на циркуляцію, нагрів та охолодження великого додаткового обсягу розчину. Крім того, ріст модуля ванни супроводжується зменшенням концентрації розчину, що у фарбуванні, наприклад, приводить до зниження виходу барвника на волокно і негативно відбивається на економічних і екологічних показниках виробництва, а також якості продукції. Ще одним недоліком способу-прототипу є повна відсутність доступу до пакувань у ході обробки. Це не дозволяє використовувати такі сучасні засоби фізичного впливу, як електромагнітні поля різних частотних діапазонів, зокрема, мікрохвильового діапазону, акустичні і механічні коливання, що у суміжних технологіях, наприклад, неперервному фарбуванні тканини, успішно застосовують з метою скорочення часу обробки і підвищення якості готової продукції. Задачею винаходу є створення способу рідинної обробки текстильних пакувань, який, завдяки своїм технологічним можливостям, дозволив би забезпечити гарантовану якість обробки кожного пакування з одночасним підвищенням гнучкості й економічності рідинної обробки за рахунок урахування індивідуальних властивостей кожного пакування при виконанні технологічного циклу і розширення видів операцій. Рішення поставленої задачі досягається в результаті того, що в способі рідинної обробки текстильних пакувань, технологічний цикл якого включає набір операцій вакуумування, просочення, створення примусової циркуляції обробного розчину крізь тіло пакування і його нагрівання, кожне пакування обробляють в окремому технологічному циклі з можливістю зміни набору, параметрів і порядку проходження операцій індивідуально для кожного пакування, при цьому циркуляцію здійснюють з додатковим одночасним динамічним розущільненням структури пакування і додатково здійснюють операції обробки пакування полями електромагнітних, механічних і акустичних коливань. У порівнянні з прототипом, призначеним для масової одночасної обробки відносно великої партії пакувань у загальному технологічному циклі без урахування їхніх індивідуальних властивостей, неоднакових умов обробки, і з відносно великими втратами ресурсів, у пропонованому способі кожне пакування обробляють в окремому технологічному циклі, що дозволяє враховувати індивідуальні властивості пакування, застосувати весь арсенал сучасних засобів фізичного впливу і, тим самим, забезпечити гарантовану якість обробки кожного пакування при мінімальних витратах, високому ступені гнучкості й економічності. Гарантована якість обробки кожного пакування при мінімальних витратах досягається тим, що, на відміну від способу-прототипу, у якому необхідний час технологічного циклу встановлюють із запасом на невраховані розходження властивостей пакувань і умов їхньої обробки, у пропонованому способі досягається мінімально необхідний для кожного пакування час технологічного циклу завдяки можливості варіювання складом, параметрами і порядком проходження операцій у залежності від властивостей кожного пакування. Це дозволяє також розширити припустимий діапазон розкиду властивостей пакувань, що надходять на обробку, без погіршення її результатів, і властивостей, що пакування можуть одержувати в процесі обробки, тобто розширити технологічні можливості пропонованого способу в порівнянні зі способом-прототипом. Гнучкість у пропонованому способі зростає за рахунок можливості обробки довільної кількості пакувань аж до єдиної і в міру виникнення потреби. Це дозволяє скоротити чи виключити запаси готової продукції на складах і поліпшити техніко-економічні показники виробництва. У пропонованому способі, на відміну від способу-прототипу, легко досягається мінімальний модуль ванни завдяки переходу до індивідуальної обробки пакувань. При цьому зменшуються непродуктивні втрати ресурсів, підви щується якість обробки, поліпшуються економічні й екологічні показники виробництва, а також скорочується час обробки, а деякі причини втрат усуваються цілком, наприклад, шкідливий простір бака і паразитний перетік розчину через нещільності. Перехід у пропонованому способі до обробки кожного пакування в окремому технологічному циклі робить пакування й обробний розчин доступними для впливу всім арсеналом фізичних засобів - електромагнітними полями, механічними й акустичними коливаннями безпосередньо в процесі рідинної обробки, що дозволяє додатково поліпшити техніко-економічні показники рідинної обробки і якість продукції, що випускається. Динамічне розущільнення тіла пакування дозволяє зменшити його гідравлічний опір, поліпшити умови масо- і теплообміну в структурі пакування і, тим самим, істотно скоротити час рідинної обробки. Перехід до індивідуальної обробки пакувань дозволяє також спростити й здешевити технологічне устаткування в порівнянні зі способом-прототипом за рахунок виключення найбільш дорогих компонентів - важкого автоклава і високопродуктивного насосного агрегату, - що робить реалізацію пропонованого способу доступною не тільки великим, але і малим підприємствам. Необхідний рівень продуктивності, порівнянний зі способом-прототипом, у пропонованому способі забезпечують завдяки скороченню часу те хнологічного циклу обробки кожного пакування шляхом урахування її індивідуальних властивостей, виключення непродуктивних втрат у кожнім циклі обробки, застосуванню динамічного розущільнення структури пакування і засобів фізичного впливу. Пропонований спосіб рідинної обробки здійснюють у наступному порядку. Кожне пакування піддають обробці в окремому технологічному циклі. Для цього планують склад, параметри і послідовність операцій у залежності від індивідуальних властивостей структури пакування, нитки й обробного розчину. Пакування вакуумують і просочують розчином з одночасним впливом постійного електричного і/чи магнітного поля для додаткового поліпшення результатів просочення. Після цього створюють примусову циркуляцію розчину крізь тіло пакування з одночасним його динамічним розущільненням, чим сприяють вирівнюванню розподілу концентрації розчину в обсязі тіла пакування й активізації масообміну, і одночасно виконують обробку змінним електричним і/чи магнітним полем з метою додаткової активізації масообмінних процесів. Після цього пакування піддають швидкому і рівномірному нагріванню. Приклад: бавовняну пряжу офарблюють активним барвником у пакуваннях бобінної структури хрестового намотування масою 1кг за пропонованим способом. Кожне пакування піддають технологічному циклу операцій: приводять в обертальний рух щодо осі, піддають вакуумуванню при розрідженні 0,08МПа і просоченню розчином барвника протягом 10с з одночасним впливом постійного електричного поля напругою 50-200В, потім здійснюють циркуляцію розчину протягом 15 хвилин, після чого пакування піддають швидкому і рівномірному нагріванню за допомогою електромагнітного НВЧ-поля, що приводить до фіксації адсорбованого на волокні барвника. Пропонований винахід «Спосіб рідинної обробки» може знайти застосування в текстильній промисловості, зокрема, у процесах відварювання, біління, фарбування, промивання й інших процесів рідинної обробки текстильного матеріалу у пакуваннях. Пропонований винахід, у порівнянні з існуючими технічними рішеннями, забезпечує гарантовану якість обробки кожного пакування, підвищує гнучкість і зменшує питомі витрати ресурсів, при цьому зменшується вартість устаткування і стає можливою обробка будь-якої кількості пакувань при дуже низькому модулі ванни.