СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ВАТЫ ИЗ ЛЬНЯНОГО ВОЛОКНА Российский патент 2002 года по МПК D21F11/14 D01C1/02 

Изобретение относится к текстильной промышленности и может быть использовано для производства медицинской ваты из льняного сырья.

Производство в промышленном масштабе льняной ваты основано на использовании в качестве сырья жваки, являющейся отходом прядения ровницы. Выпуск льняной ваты экономически выгоден, т.к. стоимость отходов прядения невысока и они не полностью востребованы для дальнейшей переработки и утилизации ценного льняного волокна.

Известен способ производства ваты из льняных очесов или короткого льноволокна (патент РФ 2078163, D 04 Н 1/02). Его недостатками являются сложность и трудоемкость из-за многостадийности механических и химических обработок, использование канцерогенного хлорсодержащего отбеливателя, что негативно сказывается на экологичности процесса.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ изготовления ваты (патент РФ 2078164, D 04 H 1/02), включающий следующие операции:
- предварительное разволокнение путем очистки и разволокнения льняного волокна (очесы, короткое волокно) на кардочесальных машинах до толщины одиночного волокна 0,3-0,4 текс;
- химическая обработка, включающая:
- беление раствором, содержащим 2,8-3,0% пероксида водорода и уксусную кислоту при их соотношении 1:2 и минеральную кислоту, взятую в количестве 1,5-2,0% от их массы. Температура беления 85-90^oС, длительность 55-60 мин;
- придание гидрофильных свойств, осуществляемое в две стадии:
- 1 стадия - традиционная окислительная варка в составе, содержащем пероксид водорода, гидроксид натрия, силикат натрия, смачиватель, при длительности 110-120 мин, после чего проводят две промывки горячей и холодной водой при температуре 80-90^oС и длительности каждой 25-30 мин и две - холодной водой при температуре 16-20^oС и длительности каждой - 25-30 мин;
- 2 стадия - обработка водным раствором, содержащим 140-150 г/л гидроксида натрия при температуре 16-20^oС и длительности обработки 20-30 мин, после чего проводят промывку холодной водой при температуре 16-20^oС и кислование.

Затем промытое волокно подвергают окончательному разволокнению, включающему:
- рыхление на рыхлителе РМ 240-02;
- сушку (поскольку мокрое волокно подвергать трепанию нельзя);
- трепание на машине ТБ-2 и ТБ-3;
- чесание на чесальных машинах ЧВТИ-600.

Хотя способ позволил исключить при белении волокна канцерогенный хлорсодержащий отбеливатель, он обладает рядом существенных недостатков:
- сложность и трудоемкость способа из-за многостадийности химических обработок, которым подвергается волокно (беление пероксидом водорода в присутствии уксусной и минеральной кислот, окислительная варка, обработка высококонцентрированным раствором гидроксида натрия, кислование, многостадийные промывки);
- высокий расход воды (по две промывки горячей и холодной водой после окислительной варки). Особенно много расходуется холодной воды для отмывки волокна после щелочной обработки, т.к. использование здесь горячей воды не предусматривается. Это связано с тем, что для придания волокну гидрофильности необходимо провести две щелочные обработки. Первая - щелочная варка в присутствии окислителя и вторая - обработка высококонцентрированным щелочным раствором;
- невысокий уровень экологичности процесса и неудовлетворительные санитарно-гигиенические условия труда вследствие применения минеральной кислоты и концентрированных щелочных растворов;
- повышенная жесткость волокна, обусловленная двумя окислительными обработками (беление пероксидом водорода в кислой среде при высокой температуре и окислительная варка). Жесткое и хрупкое волокно при последующих операциях трепания и чесания легко разламывается и разрушается, что приводит к повышению содержания в вате коротких волокон длиной менее 5 мм.

Таким образом, неизвестен способ получения льняной ваты, который бы отличался простотой и меньшим количеством технологических операций и обеспечивал высокую экологичность процесса, хорошую степень сохранности волокна в ходе химических и механических обработок, а получаемый продукт удовлетворял бы предъявляемым к нему требованиям качества ГОСТ 5556-81.

Задача изобретения состояла в поиске способа получения льняной ваты, позволяющего упростить технологический процесс за счет сокращения числа химических и механических обработок, сократить расход воды, повысить его экологичность за счет исключения обработки волокна концентрированным щелочным раствором и применения растворов минеральной кислоты при белении и кисловании, а также уменьшить содержание в волокне коротких волокон с длиной менее 5 мм.

Задача решена способом производства ваты из льняного волокна путем предварительного разволокнения, химической обработки, включающей беление, придание гидрофильных свойств, и промывки горячей и холодной водой, окончательного разволокнения, включающего мокрое рыхление, сушку и чесание, в котором беление и придание гидрофильных свойств осуществляют одновременно путем перекисного беления в щелочной среде в присутствии комплексона, обладающего способностью образовывать устойчивые комплексы в щелочной среде, промывки горячей и холодной водой проводят однократно непосредственно после беления, чесание проводят непосредственно после сушки на хлопкочесальной машине типа ЧМ-50, а в качестве льняного волокна используют жваку с белизной не ниже 55% и капиллярностью 50-60 мм/ч.

Изобретение позволяет упростить технологический процесс и уменьшить его трудоемкость за счет сокращения числа операций химической и механической обработок, резко сократить расход воды, повысить экологическую чистоту производства, а также снизить содержание в волокне коротких волокон. Это в свою очередь позволяет снизить энергозатраты, людские и материальные ресурсы, высвободить производственные площади.

Исключение стадий окислительной варки, обработки высококонцентрированным раствором щелочи и кислования снижает загрязненность промстоков, а исключение следующих за этими операциями промывок резко уменьшает расход воды на технологические нужды и, соответственно, количество промстоков. При этом повышается экологичность и процесса, и конечного продукта, и улучшаются санитарно-гигиенические условия труда в рабочих зонах обслуживания.

Для ваты первостепенное значение имеет такой показатель гидрофильных свойств, как смачиваемость. Для волокна значение этого показателя характеризуется длительностью погружения образца на дно сосуда при контакте его с водой. Хорошая смачиваемость соответствует времени 1-3 с. Предлагаемое изобретение позволяет придать льняному волокну требуемые показатели гидрофильных свойств: капиллярность более 68 мм/ч, скорость смачивания менее 3 с.

Снижение количества химических обработок предотвращает повышение жесткости и хрупкости льноволокна и способствует лучшей его сохранности при последующих операциях чесания. Так, количество коротких (менее 5 мм) волокон и пуха снижается в 2,5 раза.

Для реализации способа можно использовать следующие реагенты.

Едкий натр (гидроксид натрия) (NaOH) - белый порошок или гранулы. Широко используется в текстильной промышленности в процессах отварки, расшлихтовки, мерсеризации. В производственных условиях отделочных предприятий, как правило, используют каустик - 42%-ный раствор технического гидроксида натрия.

Пероксид водорода (H₂O₂) - мол. масса - 34,02. Содержание основного вещества в техническом продукте 32-37%. Является основным отбеливающим реагентом при белении различных текстильных материалов.

Силикат натрия - водный раствор (жидкое стекло) щелочных силикатов, имеющих формулу Na₂O•mSiO₂. Выпускается в виде густой жидкости серого или желтоватого цвета. Силикат выпускается с силикатным модулем Si₂O/Na₂O = 3.

Метасиликат натрия NaSiO₃•9H₂О. Мол. масса - 284,2. Силикатный модуль SiO₂/Na₂O = 1. Водные растворы жидкого стекла и метасиликата натрия широко применяются в различных областях техники: при изготовлении кислотоупорных цементов, в качестве клеящего и уплотняющего вещества, в бумажно-картонажной промышленности, в строительстве для упрочнения грунтов и шоссейных дорог и т. д. в текстильной промышленности широко применяется как стабилизатор перекисного беления текстильных материалов, а также в качестве добавок при отварке тканей.

В качестве комплексонов, обладающих способностью образовывать устойчивые комплексы в щелочной среде, можно использовать производные карбоновых и фосфоновых кислот.

Из производных карбоновых кислот можно использовать, например, этилендиаминтетрауксусную кислоту или ее динатриевую соль:
- этилендиаминтетрауксусная кислота (HOOCH₂)₂NCH₂CH₂N(CH₂COOH)₂, мол. масса - 294 - бесцветные кристаллы, хорошо растворяются в щелочных растворах;
- динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (NaOOCCH₂)₂NCH₂CH₂N(CH₂COOH)₂ - трилон Б, мол. масса - 292 - бесцветные кристаллы, растворимые в воде.

Из приведенных фосфоновых кислот можно использовать, например, нитрилотриметиленфосфоновую кислоту, оксиэтилидендифосфоновую кислоту:
- оксиэтилидендифосфоновая кислота - С₆Н₈O₇Р₂, мол. масса - 206,3 - представляет собой пасту или порошок белого цвета с сероватым или розоватым оттенком, хорошо растворима в воде;
- нитрилотриметиленфосфоновая кислота N[CH₂P(O)(OH)₂]₃, мол. масса 206,3 - представляет собой бесцветные кристаллы с точкой плавления 208-210^oС, растворимые в воде, этаноле, ацетоне, уксусной кислоте.

Комплексоны на основе карбоновых и фосфоновых кислот известны и широко применяются.

В качестве смачивателя можно использовать любой неионогенный препарат, используемый для этой цели в текстильном отделочном производстве, например, феноксол, сульфосид-31.

В качестве волокнистого сырья используют жваку, являющуюся отходом мокрого прядения льняной ровницы, прошедшей химическое облагораживание, т.е. окислительную или восстановительную варку.

Способ осуществляется путем последовательного проведения следующих операций.

Жваку предварительно разволокняют известным механическим путем (трепанием, чесанием). Количество операций и тип оборудования определяются качеством жваки.

Беление проводят в составе, содержащем следующие компоненты, г/л:
Пероксид водорода 100%-ный - 8-12
Силикат или метасиликат натрия - 13-15
Гидроксид натрия 100%-ный - 2-4
Комплексон - 0,1-0,3
Смачиватель неионогенный - 0,3-0,5
Длительность беления - 2 ч, температура беления 100-105^oС. Затем волокно промывают по одному разу горячей при температуре 75-80^oС и один раз холодной водой. Промытое волокно отжимают и подвергают мокрому рыхлению на рыхлителе мокрого волокна, затем сушат. Высушенное волокно подвергают чесанию на хлопкочесальной машине ЧМ-50. Затем волокно фасуют и упаковывают.

В табл. 1 и 2 приведены примеры получения ваты по изобретению и результаты ее испытаний в сравнении с прототипом. Показатели качества ваты определялись по методикам согласно ГОСТ 5556-81 "Вата медицинская гигроскопическая". Данные табл.2 показывают, что изобретение обеспечивает получение ваты из льняного волокна, которая по своим показателям не уступает вате из хлопкового волокна. По всем основным показателям гидрофильных свойств - капиллярности, скорости смачивания, водопоглощению получаемая вата превосходит вату, изготовленную по способу-прототипу.

Способ относится к текстильной промышленности, а именно к производству медицинской ваты из льняного сырья. Предварительно осуществляют разволокнение льноволокна. Затем его подвергают химической обработке путем беления и придания гидрофильных свойств и промывают горячей и холодной водой. После чего производят окончательное разволокнение, включающее мокрое рыхление, сушку и чесание. При этом беление и придание гидрофильных свойств осуществляют одновременно путем перекисного беления в щелочной среде в присутствии комплексона, обладающего способностью образовывать устойчивые комплексы в щелочной среде. Промывки горячей и холодной водой проводят однократно непосредственно после беления. Чесание осуществляют на хлопкочесальной машине типа ЧМ-50, а в качестве льняного сырья используют жваку с белизной не ниже 55% и капиллярностью 50-60 мм/ч. Способ позволяет упростить технологический процесс и уменьшить его трудоемкость за счет сокращения числа операций химической и механической обработки, резко сократить расход воды, повысить экологическую чистоту производства, а также снизить содержание в волокне коротких волокон. 2 табл.

Способ производства ваты из льняного волокна путем предварительного разволокнения, химической обработки, включающей беление, придание гидрофильных свойств и промывки горячей и холодной водой, окончательного разволокнения, включающего мокрое рыхление, сушку и чесание, отличающийся тем, что беление и придание гидрофильных свойств осуществляют одновременно путем перекисного беления в щелочной среде в присутствии комплексона, обладающего способностью образовывать устойчивые комплексы в щелочной среде, промывки горячей и холодной водой проводят однократно непосредственно после беления, чесание проводят непосредственно после сушки на хлопкочесальной машине типа ЧМ-50, а в качестве льняного волокна используют жваку с белизной не ниже 55% и капиллярностью 50-60 мм/ч.