Спосіб рідинної обробки

Винахід відноситься до текстильної промисловості і може бути використаний в процесах рідинної обробки переважно текстильних матеріалів у пакуваннях. Відомий спосіб фарбування тканини, у якому значна інтенсифікація процесу високотемпературної фіксації барвників досягається застосуванням змінного електричного поля на стадії термообробки (Мельников Б.Н. и др. Теория и практика высокоскоростной фиксации красителей на текстильных материалах. - М.: Легпромбытиздат, 1987. - 208 с., с. 173). Однак цей спосіб призначений для високотемпературної фіксації барвників на стадії термообробки в процесі фарбування тканини, а не для рідинної обробки пакувань. Найбільш близьким по технічній сутності 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. - 152 с., 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 3 барвником Прямий чорний 3 на жорстких перфорованих патронах в апараті періодичної дії фірми Hisaka (Японія) складає 3 години. Протягом усього цього часу насосний агрегат потужністю 50 кВт безупинно прокачує крізь пакування 25 л/( хв. × кг ) обробного розчину, долаючи гідравлічний опір приблизно 2,5-105 Па. При цьому 5 м3 розчину і 400 кг 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 нерівності 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 ріст гідравлічного опору пакування, фільтраційні деформації її тіла, пресуючу дію гідродинамічного напору потоку на шари, що в сукупності приводить до значного росту нераціональної частини витрат енергії і погіршення 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, додатково здійснюють електричну обробку пакування й обробного розчину шляхом прикладання змінного електричного поля в напрямку по нормалі до твірних зовнішньої і внутрішньої поверхонь пакування й обертанням однієї чи більш зон прикладання електричного поля по окружності тіла пакування. У порівнянні з прототипом, у якому циркуляція обробного розчину крізь тіло пакування здійснюється з відносно високою швидкістю, що викликано прагненням досягти максимальної питомої витрати обробного розчину з метою подолання труднощів одержання якісної продукції, і вимагає великих нераціональних витрат енергії і часу, у пропонованому способі в процесі рідинної обробки здійснюють активацію розчину й оброблюваного матеріалу змінним електричним полем, 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 в пропонованому способі обробної ванни дуже малого 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 не менш 1:10. У результаті обробки розчину і матеріалу змінним електричним полем значно зростає швидкість і рівномірність розподілу часток корисної речовини між окремими волокнами і по перетині волокна за рахунок електрофоретичного переносу, набагато більш ефективного, чим дифузійний, що особливо важливо для процесів масообміну у деформованих ділянках нитки в контактних площадках з малими поперечними розмірами капілярів. Крім того, у результаті взаємодії заряджених часток (іонів) у розчині з обертовим щодо пакування змінним електричним полем траєкторія іонів періодично відхиляється, а самі іони здійснюють коливальний рух, що сприяє проникненню часток у застійні зони поблизу контактних площадок і, отже, до активізації процесів масообміну у контактних площадках. Пропонований спосіб рідинної обробки здійснюють у наступному порядку. Пакування вакуумують і піддають просоченню обробним розчином в умовах впливу на розчин і оброблюваний матеріал змінного електричного поля, прикладеного по твірним зовнішньої і внутрішньої поверхонь у радіальній площині тіла пакування, і обертання зон прикладання, що забезпечує сприятливі умови для протікання процесів масообміну на стадії просочення. Потім створюють примусову циркуляцію розчину крізь тіло пакування, що сприяє вирівнюванню розподілу концентрації розчину в обсязі тіла пакування і подальшій активізації процесів масообміну, а в умовах впливу змінним електричним полем - додатковій активізації процесів масообміну. Після цього пакування піддають швидкому і рівномірному нагріванню. Приклад: бавовняну нитку офарблюють активним барвником у пакуванні бобинної структури хрестового намотування масою 1 кг по пропонованому способу. Для цього пакування приводять в обертальний рух відносно осі, піддають вакуумуванню при розрідженні 0,08 МПа, просоченню розчином барвника протягом 20 с і здійснюють циркуляцію розчину протягом 4 хв. з одночасним впливом змінного електричного поля напругою 150 В частотою 50 Гц, після чого пакування піддають швидкому і рівномірному нагріванню, що приводить до фіксації адсорбованого волокном 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.