Спосіб рідинної обробки (1)

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. й др. О механизме воздействия злектрохимической обработки на свойства хлопчатобумажной ткани // Текстильная химия. -1992. -№2. -С.75-81), переменного злектрического поля (Луцык Р.В., Малкин Э.С., Абаржи И.И. Тепломассообмен при обработке текстильних 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. й др. -М.: Легкая 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, що досягається, до пропонованого технічного рішення є періодичний спосіб рідинної обробки пакувань, технологічний цикл якого включає операції вакуумування, просочення, примусової циркуляції обробного розчину крізь пакування, нагрівання, віджиму і сушіння пакувань (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 в 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. Головним недоліком такого способу є неможливість урахування індивідуальних властивостей кожного пакування при проведенні кожної операції, оскільки всі пакування обробляють в апараті періодичної дії одночасно виходячи з того, що параметри намотування пакувань й умови обробки ідентичні, і, отже, результати обробки теж повинні бути ідентичними. Однак існуюча те хнологія не дозволяє формувати цілком ідентичні пакування, тому розходження в їхній структурі в процесі обробки приводить 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 устаткування, 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. У результаті порушення рівномірності розподілу розчину 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. До недоліків існуючого способу варто віднести малий ступінь гнучкості, що виявляється в неможливості обробляти партії пакувань довільного розміру в міру виникнення потреби без погіршення техніко-економічних показників процесу обробки. Тому обробку пакувань роблять у відносно великих партіях незалежно від того, скільки пакувань потрібно в даний момент. Частину пакувань приходиться зберігати на складі до моменту виникнення в них потреби, що приводить до збільшення часу обороту сировини і, як наслідок, до погіршення економічних показників роботи підприємства. Ще одним принциповим недоліком способу-прототипу є повна відсутність доступ у до пакувань у ході обробки. Це перешкоджає використанню таких сучасних засобів фізичного впливу, як електромагнітні поля різних частотни х діапазонів, зокрема, мікрохвильового діапазону, акустичні і механічні коливання, що в інших те хнологіях, наприклад, безперервному фарбуванні тканини, знайшли успішне застосування з метою скорочення часу обробки і підвищення якості готової продукції. До 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 існ уючих 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 прокачування, нагрів і 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. Задачею винаходу є створення способу рідинної обробки текстильних пакувань, що, завдяки своїм технологічним можливостям, дозволив би забезпечити гарантовану якість обробки кожного пакування з одночасним підвищенням гнучкості й економічності рідинної обробки завдяки урахуванню індивідуальних властивостей пакувань при виконанні кожної операції і розширенню видів операцій. Рішення поставленої задачі досягається в результаті того, що в способі рідинної обробки текстильних пакувань, технологічний цикл якого включає операції вакуумування, просочення, примусової циркуляції обробного розчину крізь пакування, нагрівання, віджиму і сушіння пакувань, операції виконують роздільно за допомогою спеціалізованих стендів, а те хнологічний цикл реалізують послідовною передачею кожного пакування по ланцюжку операцій, при цьому додатково виконують операцію динамічного розущільнення тіла пакування й операції обробки пакувань полями електромагнітних, механічних і акустичних коливань. У порівнянні з прототипом, призначеним для масової одночасної обробки відносно великої партії пакувань без урахування їхніх індивідуальних властивостей, неоднакових умов обробки, і з відносно великими втратами ресурсів, у пропонованому способі операції виконують роздільно і послідовно, за допомогою окремих спеціалізованих стендів, що дозволяє оптимізувати проведення кожної операції з урахуванням індивідуальних властивостей кожного оброблюваного пакування, а також 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 досягають мінімально необхідного для кожного пакування часу кожної операції завдяки урахуванню індивідуальних властивостей оброблюваного пакування. Високий ступінь гнучкості технологічного процесу в порівнянні зі способом-прототипом забезпечують в пропонованому способі роздільним виконанням операцій. Пропонований спосіб дозволяє обробляти будь-яку кількість пакувань заданого артикула в міру виникнення потреби і, тим самим, скоротити чи виключити запаси готової продукції на складах і поліпшити економічні показники підприємства. Перехід до роздільного виконання операцій у пропонованому способі забезпечує доступ до кожного пакування і, завдяки цьому, дозволяє використовува ти весь арсенал фізичних впливів - динамічне розущільнення, електромагнітні поля, механічні й акустичні коливання, - безпосередньо в процесі рідинної обробки, що дозволяє додатково поліпшити технікоекономічні показники процесу рідинної обробки і якість продукції, що випускається. Динамічне розущільнення структури пакування зменшує гідравлічний опір пакування і забезпечує доступ обробного розчину в ділянки найменшої пористості, що дозволяє значно скоротити час обробки. У пропонованому способі, на відміну від способу-прототипу, легко досягається мінімальний модуль ванни, при цьому зменшуються непродуктивні втрати ресурсів, підвищується якість обробки, поліпшуються економічні й екологічні показники виробництва, а також скорочується час обробки, а деякі причини втрат усуваються цілком, наприклад, шкідливий простір бака, паразитний перетік розчину. Перехід до обробки пакувань по пропонованому способі, власне кажучи, означає перехід від періодичної технології в способі-прототипі до безперервно-періодичної, що дозволяє спростити й здешевити кожну одиницю устаткування, виключивши найбільш дорогі компоненти - важкий автоклав і високопродуктивний насосний агрегат, що робить реалізацію пропонованого способу доступним не тільки великим, але і малим підприємствам. Устаткування у виді розподіленого по операціях набору легких спеціалізованих стендів, на відміну від способу-прототипу, дозволяє компонувати мінімальну конфігурацію під конкретний технологічний режим, а також оперативно змінювати компонування, що забезпечує додаткову гнучкість, економічність і мобільність. Необхідний рівень продуктивності, порівнянний із продуктивністю способу-прототипу, у пропонованому способі забезпечують скороченням часу виконання кожної операції завдяки урахуванню індивідуальних особливостей кожного пакування, виключення непродуктивних утрат при виконанні кожної операції над кожним пакуванням, застосування динамічного розущільнення структури пакування і засобів фізичного впливу. Пропонований спосіб рідинної обробки здійснюють у наступному порядку. Спочатку підготовляють партію пакувань заданого артикула і необхідний набір спеціалізованих стендів, кожний з яких призначений для виконання однієї чи декількох операцій технологічного циклу. Потім визначають час найбільш тривалої операції технологічного циклу і приймають цей час як інтервал, що розділяє моменти почергової! подачі кожного наступного пакування на обробку. Далі роблять обробку, по черзі з заданим інтервалом передаючи кожне пакування по ланцюжку операцій, реалізованих на відповідних стендах: спочатку виконують операцію вакуумування і просочення пакування обробним розчином, потім, з метою поліпшення результатів просочення, пакування послідовно передають для виконання операцій впливу постійним електричним і магнітним полями, після чого переходять до операції примусової циркуляції розчину крізь тіло пакування з одночасним його динамічним розущільненням. Далі послідовно виконують операції обробки перемінним електричним і магнітним полями з метою додаткової активізації процесів масообміну і передають пакування на виконання наступної операції - швидкого і рівномірного нагрівання, наприклад, за допомогою електромагнітного НВЧ-поля, після чого послідовно виконують операції віджиму і сушіння. Приклад: сто пакувань бавовняної пряжі масою по 1кг офарблюють активним барвником по пропонованому способі. Для цього з інтервалом 30 секунд кожне пакування по черзі подають на обробку по ланцюжку операцій: піддають вакуум уванню при розрідженні 0,08МПа і просоченню розчином барвника протягом 10c, потім передають для впливу постійним електричним полем напругою 50-200В і, далі, магнітним полем напруженістю 15кА/м, потім переходять до операції циркуляції розчину з одночасним динамічним розущільненням протягом 5 хвилин, і до операцій обробки перемінним електричним полем напругою 50В і перемінним магнітним полем напруженістю 100кА/м. Після цього виконують операції нагрівання тіла пакування НВЧ-полем протягом З30 секунд, потім операції віджиму і сушіння. Пропонований винахід «Спосіб рідинної обробки» може знайти застосування в текстильній промисловості, зокрема, у реалізації повного технологічного циклу обробки пакувань, що включає в будь-якім сполученні процеси відварювання, біління, фарбування, промивання й інші процеси рідинної обробки текстильного матеріалу в пакуваннях. Пропонований винахід, у порівнянні з існуючими технічними рішеннями, дозволяє забезпечити гарантовану якість рідинної обробки кожного пакування з одночасним зменшенням витрат, підвищити гнучкість технологічного процесу, обробляти будь-яку кількість пакувань при дуже низькому модулі ванни.