СПОСОБ СОХРАНЕНИЯ И ВОССТАНОВЛЕНИЯ СВОЙСТВ ШЕРСТИ Российский патент 2004 года по МПК D01B3/00 D01B3/04 

Изобретение относится к шерстяной промышленности, преимущественно к производству шерсти, ее первичной обработке и переработке, и может быть использовано в процессе хранения немытой шерсти после стрижки и до промывки, после промывки, сушки и перед переработкой мытой шерсти.

Существует проблема сохранности прочности шерсти, эластичности, упругости и объемности при ее хранении, промывке и в отделочном производстве.

Известно, что шерстяное волокно устойчиво к кислотам и разрушается (гидролизуется) под воздействием щелочей [1, 2].

Кератин шерсти в отличие от других белков имеет между полипентидными цепями поперечные: дисульфидные и водородные связи. Именно они сохраняют относительно высокую прочность волокна шерсти, в особенности в мокром ее состоянии, а также - эластичность, валкоспособность и объемность изделий из шерсти. Чем больше поперечных связей в волокне, тем выше качество шерсти [1, гл.Х].

Нами установлено, что при хранении немытой шерсти более 3-х месяцев в волокне под воздействием щелочных солей пота и других причин разрушаются дисульфидные и водородные связи. С увеличением сроков хранения разрушения возрастают [3].

Повреждение щелочью поперечных связей в волокне можно выявить методом определения растворимости шерсти в мочевино-бисульфитном растворе [4; 5, с.102, 106]. Нами установлено, что мочевино-бисульфитная растворимость (МБР) для неповрежденной шерсти (очищенной органическими растворителями) составляет в среднем 55-65%. В процессе промывки шерсти мыльно-содовыми растворами, а также при длительном хранении немытой шерсти разрушение поперечных связей снижает МБР на 15-25% абс. [3].

В настоящее время в России и в странах СНГ более 90% предприятий первичной обработки шерсти промывают шерсть водными щелочными растворами мыла и кальцинированной соды. При этом ухудшаются показатели прочности, эластичности и объемности мытой шерсти. Для частичного восстановления этих свойств мытой шерсти в отделочном производстве используют химическую технологию восстановления поперечных связей с помощью различных химических материалов [1, с.314; 2, с.47].

Недостатком известного способа восстановления свойств шерсти является снижение прочности волокна в сухом состоянии.

Из уровня техники известен способ биологического воздействия аэроионами кислорода воздуха, преимущественно отрицательной полярности, на организм человека, животных, птиц как в открытой системе (окружающая среда обитания), так и в закрытой (внутри помещений) [6, с.13, 333-617].

Известно, что на некотором количестве частиц атмосферного воздуха всегда имеются электрические заряды. Процесс возникновения зарядов называют ионизацией, а заряженная молекула воздуха называется легким аэроионом [6]. В результате ионизации в газе возникают свободные носители заряда. Также известно, что напряженность электрического поля у любых острий достигает максимального значения и вызывает стекание электрических зарядов с острий. Молекула кислорода воздуха легко присоединяет к себе один или два свободных электрона, ионизируется и превращается в аэроион кислорода отрицательной полярности. Для получения таких аэроионов с использованием электрического тока применяется следующая аппаратура: трансформатор, повышающий напряжение тока; выпрямительная установка для получения постоянного тока; гальвонометр постоянного тока; сопротивления; аэроионизатор с острыми иглами.

Известный способ используется для профилактики и оздоровления окружающей среды обитания путем аэроионизации воздуха и в настоящее время нашел широкое применение в быту. Данный способ также реализуется, например, в так называемой “люстре Чижевского”, позволяющей направленным потоком аэроионов кислорода воздуха осаждать в нем частицы пыли и микроорганизмов, тем самым очищая его от загрязнений. Способ, известный из патента RU №2125128, D 01 В 3/04, 1999, принят в качестве наиболее близкого аналога.

Техническая задача, решаемая в заявленном изобретении, - сохранение и восстановление свойств шерсти (прочности, эластичности, валкоспособности, объемности) в процессе ее хранения, обработки и переработки.

Технический результат изобретения, заключающийся в устранении указанных недостатков, в способе достигается тем, что сформированный рыхлый слой шерсти подвергают воздействию аэроионами кислорода воздуха с концентрацией не менее 2·10⁶ см^-3, полученными при напряжении 10-110 кВ и относительной влажности воздуха не менее 40% от аэроионизатора, расположенного на расстоянии не более 50 см от поверхности слоя.

Способ сохранения и восстановления свойств шерсти осуществляют следующим образом.

Сформированный рыхлый слой шерсти подвергают воздействию аэроионами кислорода воздуха, полученными от аэроионизатора с иглами, к которому подается постоянный электрический ток напряжением 10-110 кВ. Концы игл аэроионизатора, с которых стекают аэроионы с концентрацией не менее 2·10⁶ см^-3, находятся на высоте не более 50 см от поверхности слоя. При этом обработку шерсти аэроионами проводят при относительной влажности воздуха не менее 40%.

Сущность процесса обработки заключается в следующем.

После стрижки или перед первоначальным погружением немытой шерсти в моющий раствор она получает отрицательный или положительный заряд аэроионами. В моечном растворе потребуется меньше моющих средств для заряда волокна, щелочной гидролиз шерсти замедляется, а мытая шерсть после сушильной машины имеет больше поперечных связей на 10-20% абс. по сравнению с промывкой шерсти, не заряженной аэроионами.

Для большего эффекта аэроионизацию немытой шерсти проводят после ее рыхления на трепальной машине. Если шерсть промыта без аэроионизации перед промывкой или были нарушены ее параметры, то для восстановления поперечных связей аэроионизации подвергается мытая шерсть после сушильной машины, охлажденная до комнатной температуры. При этом большая часть поперечных связей восстанавливается, что подтверждает увеличение мочевино-бисульфитной растворимости шерсти.

Величина концентрации аэроионов (не менее 2-10⁶ см^-3) регулируется напряжением постоянного тока в интервале 10-110 кВ и зависит от тонины обрабатываемой шерсти и толщины сформированного слоя шерсти. От тонины шерсти и толщины слоя также зависит расстояние от конца игл аэроионизатора до поверхности слоя шерсти. Шерсть является гигроскопическим материалом. Поэтому скорость восстановления поперечных связей в шерсти зависит от влажности окружающей среды. Однако, чем меньше относительная влажность воздуха, тем медленнее идет процесс восстановления поперечных связей в волокне. Поэтому при относительной влажности окружающего воздуха менее 40% обрабатывать шерсть аэроионами не рекомендуется. Только в совокупности всех перечисленных параметров операций возможно максимально достичь задаваемого технического результата.

С целью сохранения свойств шерсти после стрижки целесообразно подвергнуть ее аэроионизации на стригальном пункте, т.е. перед упаковкой ее в кипы. Для этого каждое состриженное руно шерсти, после отделения от него второстепенных частей, расстилается и подвергается аэроионизации в течении 90-120 с. При этом высота аэроионизатора от слоя шерсти может быть 40-50 см, а напряжение постоянного тока - 20-40 кВ в зависимости от влажности окружающего воздуха.

В моечно-сушильном производстве аэроионизатор устанавливается или перед промывкой шерсти или после сушильной машины.

Если руна шерсти представляют собой постоянную толщину слоя, около 6 см, то в процессе промывки и сушки шерсти толщина слоя зависит от производительности моечно-сушильного агрегата и сорта промываемой шерсти. Толщина слоя колеблется в интервале 10-25 см. Поэтому напряжение постоянного тока на аэроионизаторе поддерживается в интервале 40-100 кВ, а при производительности агрегата около 500 кг/ч мериносовой мытой шерсти и расстоянии концов игл от поверхности слоя около 10 см время аэроионизации шерсти будет 20-30 с.

Экспериментальные исследования при разработке заявляемого способа показали возможность сохранения и восстановления свойств шерсти путем ее аэроионизации. Результаты проведенных исследований мочевино-бисульфитной растворимостью шерсти выявили тенденцию в сторону ее повышения при обработке аэроионами кислорода воздуха в сравнении с волокном, не подвергавшимся этой обработке.

В таблице приведены сравнительные данные мочевино-бисульфитной растворимости мериносовой рунной шерсти зоны Северного Кавказа до и после обработки ее аэроионами кислорода воздуха, полученными на лабораторной установке типа АИР-2 с напряжением постоянного тока 6 кВ и концентрацией около 3600 в 1 см³.

Учитывая данные А.Л. Чижевского [6, с.518], затраты электроэнергии предположительно составят около 20 Вт на обработку 1 тонны немытой шерсти.

Источники информации

1. Александер П., Хадсон Р.Ф. Физика и химия шерсти. - М.: Гизлегпром, 1958. - 301 с.

2. Новорадовская Т.С., Садова С.Ф. Химия и химическая технология шерсти. -М.: Легпромбытиздат, 1986. - 153 с.

3. Изучить изменения физико-механических свойств немытой мериносовой рунной шерсти различных сроков стрижки в процессе ее производства и хранения: Отчет о НИР (промежут.) /РАСХН НИИЗПОШ; Научный руководитель Н.К.Тимошенко - 01.01; № ГР 01.200.210.689; инв. № б/н. - Невинномысск, 2001. - 35 с. - Отв. исп. Пелиховская Т.Н., Рогачев Н.В.

4. Метод определения растворимости шерсти в мочевино-бисульфитном растворе. Принято Техническим Комитетом ИВТО, №11 - 64 (Е).

5. Рогачев Н.В., Васильева Л.Г., Тимошенко Н.К. и др. Шерсть. Первичная обработка и рынок. Монография. Под ред-й д-ра эконом. наук Н.К. Тимошенко. - М.: ВНИИМП РАСХН, НИИЗПОШ, 2000. - 600 с.

6. Чижевский А.Л. Аэроионификация в народном хозяйстве. - М.: Госпланиздат, 1960. – 758 с.

Способ сохранения и восстановления свойств шерсти относится к производству шерсти, ее первичной обработке и переработке. Включает обработку сформированного рыхлого слоя шерсти воздействием аэроионами кислорода воздуха с концентрацией не менее 2·10⁶ см^-3, полученными при напряжении 10-110 кВ и относительной влажности воздуха не менее 40% от аэроионизатора, расположенного на расстоянии не более 50 см от поверхности слоя. Применение данного способа позволяет сохранить и восстановить свойства шерсти при ее хранении после стрижки, до и после промывки, сушки и перед переработкой. 1 табл.

Способ сохранения и восстановления свойств шерсти, включающий формирование рыхлого слоя шерсти, отличающийся тем, что сформированный рыхлый слой шерсти подвергают воздействию аэроионами кислорода воздуха с концентрацией не менее 2·10⁶ см^-3, полученными при напряжении 10-110 кВ и относительной влажности воздуха не менее 40% от аэроионизатора, расположенного на расстоянии не более 50 см от поверхности слоя.