СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ И ПОДГОТОВКИ НЕКРУЧЕНОЙ ЛЬНЯНОЙ РОВНИЦЫ К ПРЯДЕНИЮ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2012 года по МПК D01H13/30 

Изобретение относится к текстильной промышленности, в частности к льнопрядильному производству, где, на последнем технологическом переходе, для выработки льняной пряжи используют полуфабрикат в виде ровницы.

Последовательность процессов получения льняной пряжи состоит из формирования волокнистого продукта в виде ленты, имеющего постоянный развес (линейную плотность), с ее утонением - понижением линейной плотности, на последующих технологических переходах. Заканчивается технология подготовки волокна к прядению формированием ровницы - продукта с линейной плотностью 0,25-2,0 ктекс. Для наматывания ее на паковку, удобную для использования на дальнейших технологических переходах, ровница должна иметь определенную прочность. Наряду с используемым в промышленности способом упрочнения ровницы, ее подкручиванием, известен способ получения льняной ровницы (RU №2208070 С, 01.07.2001), в котором для повышения ее прочности при формировании тонкий пучок волокон - мычку, выходящую из вытяжного прибора, смачивают водой. При этом происходит склеивание технических волокон льна пектиновыми веществами, входящими в состав льняного волокна.

Для обеспечения процесса пряжеобразования и стабильности его протекания ровница подвергается химической обработке (Лазарева С.Е. и др. Прядение льна с варкой ровницы. - М.: Легкая индустрия, 1966).

Целью этого процесса является ослабление связей между элементарными волокнами в комплексах технического волокна. В результате химической обработки ровницы появляется возможность вырабатывать пряжу, отвечающую требованиям стандарта в широком диапазоне линейных плотностей при стабильном технологическом процессе.

Процесс химической обработки обладает рядом недостатков, к которым относятся - большие затраты энергии (4200 кДж на 1 кг ровницы), использование химикатов, большой расход воды, нарушение поточности технологического процесса, обязательное наличие очистных сооружений.

Известен способ подготовки лубоволокнистого материала (RU №2139374 С1, 11.12.98), в котором, для нарушения связей между комплексами и элементарными волокнами, используется электрохимически активированный (ЭХА) водный раствор с окислительно-восстановительным потенциалом от минус 1000 мВ до плюс 1000 мВ, с кислотностью 2-11 pH, при температуре 16-40°С. Высокая активность ЭХА объясняется наличием в его составе неустойчивых ионов, которые отсутствуют в растворах, достигших термодинамического равновесия. Активность ЭХА зависит от времени релаксации, которое составляет около несколько суток. Причем снижение активности происходит по экспоненциальному закону, т.е. в первые несколько минут в растворе распадаются или вступают в реакции наиболее активные ионы, происходит интенсивное снижение активности раствора, а затем его темпы замедляются, однако в таком растворе отсутствуют наиболее активные ионы. Согласно известному способу (RU №2139374 С1, 11.12.98) обработке подвергается короткое льняное волокно или льняной очес, предназначенные для получения котонина и последующей переработки по хлопковой технологии. Использование полученного в результате такой обработки продукта в качестве ровницы не представляется возможным.

Прототипом предлагаемого изобретения в части способа является изобретение (RU №2227824 С1, 25.02.2003), в котором мычка из льняных волокон при выходе из вытяжного прибора смачивается раствором кальцинированной соды Na₂СО₃ с концентрацией от 10 до 35 г/л, и таким образом формируется бескруточная ровница. Использование кальцинированной соды позволяет проводить процесс химической обработки ровницы, начиная с момента ее формирования на ровничной машине. Но завершить полный цикл химической обработки на ровничной машине при таком способе не удается, т.к. для этого требуется высокие температуры и продолжительное время контакта мычки с раствором, что не может быть обеспечено, в основном, из-за большой скорости выпуска сформированной ровницы.

Прототипом предлагаемого изобретения в части устройства является изобретение (RU 2078737 С1, 1994.05.26), в котором реактор для электрохимической обработки воды содержит электрохимическую ячейку, выполненную из вертикальных коаксиально расположенных стержневого и цилиндрического электродов, керамической диафрагмы, коаксиально размещенной между электродами и разделяющую межэлектродное пространство на электродные камеры, а также источник тока, соединенный с электродами через узел коммутации. Стержневой электрод имеет переменное сечение и диаметр его концевых частей составляет 0,75 диаметра его средней части, при этом его средняя часть с большим диаметром расположена на уровне, ограниченном каналами в верхней и нижней диэлектрических головках. Недостатком прототипа является отсутствие в нем центрального канала, предназначенного для пропускания через него обрабатываемого текстильного продукта, а также вертикальная ориентация электродов, ограничивающая положение линии заправки на ровничной машине.

Технической задачей предлагаемого изобретения является сокращение времени, снижение энергозатрат и расхода воды на химическую обработку ровницы, отказ от химикатов, что приведет к снижению затрат на утилизацию, полученных в результате химической обработки ровницы, растворов.

Указанная цель достигается тем, что ровница формируется путем увлажнения мычки электрохимически активированным раствором, причем процессы электрохимической активации раствора и формирования ровницы совмещены и производятся в одном устройстве.

На фиг.1 приведена технологическая схема устройства для реализации заявляемого способа получения и подготовки ровницы к прядению.

На фиг.2 приведена конструктивная схема реактора для получения электрохимически активированного раствора и обработки в нем льняной ровницы.

Предлагаемый способ формирования ровницы и подготовки ее к прядению заключается в следующем. Мычка, сформированная в вытяжном приборе ровничной машины, с линейной плотностью от 0,25 до 2,0 ктекс, выходит из вытяжной пары 1 (фиг.1) вытяжного прибора, проходит через отверстие в центральном электроде электрохимического реактора 2, где подвергается обработке электрохимически активированным раствором (анолитом или католитом), который получается при разложении слабоминерализованной воды, подаваемой в реактор через штуцеры 3. При этом происходит разрушение лигнина в срединных пластинках технических волокон и ослабление связей между элементарными волокнами, что обеспечивает в дальнейшем стабильное протекание процесса вытягивания полученной ровницы в вытяжном приборе прядильной машины. Не используемый для обработки раствор католит или анолит соответственно отводится через штуцер 4. Движение продукта через реактор обеспечивается за счет подачи его в зону обработки вытяжной парой 1 и вывода из зоны обработки тянульной парой 5. Для упрочнения мычки в зоне обработки установлен вьюрок 6, вращающийся вокруг своей оси. Он зажимает мычку подпружиненными губками 7 и сообщает ей ложную крутку. В результате действия на льняную мычку электрохимически активированного раствора и упрочнения ее в зоне обработки ложной круткой происходит формирование ровницы, пригодной для переработки в пряжу на машинах мокрого прядения льна без дополнительной обработки.

Для реализации предложенного способа формирования и подготовки к прядению льняной ровницы используется химический реактор (фиг.2). Он состоит из двух коаксиально расположенных электродов, внутреннего 1 и наружного 2. Электроды располагаются наклонно, таким образом, чтобы их ось совпала с осью обрабатываемой ровницы. Внутренний электрод представляет собой трубку с центральным каналом 3. В средней части электрод 1 имеет перфорацию 4, соединяющую центральный канал с межэлектродным пространством. Между электродами 1 и 2 находится диафрагма 5, разделяющая межэлектродное пространство на две камеры - анодную и катодную. Полость камер герметизирована втулками 6, 7 и 8, изготовленными из изоляционного материала. Штуцеры 9 и 10 предназначены для подачи в реактор исходного раствора NaCl. Штуцер 11 предназначен для слива раствора, не используемого для обработки ровницы.

Устройство работает следующим образом. К электродам 1 и 2 подводится постоянный ток, полярность которого выбирается в зависимости от того, каким раствором должна производиться обработка ровницы. При подключении отрицательного полюса к внутреннему электроду для обработки будет использоваться анолит, а при подключении положительного полюса - католит. Через штуцеры 9 и 10 в полость реактора подается раствор NaCl, который под действием электрического тока разлагается на анолит и католит. Раствор, используемый для обработки ровницы, вытекает из межэлектродного пространства в канал 3, через который движется волокнистая мычка. В этом канале происходит пропитка ее соответствующим раствором и начинается разрушение лигнина, содержащегося в волокне. Раствор, не используемый для обработки ровницы, стекает через штуцер 11.

Раствор смачивает мычку, при этом за счет сил поверхностного натяжения жидкости возникают силы, прижимающие волокна друг к другу. Это приводит к тому, что сформированный таким образом продукт - ровница, имеет прочность достаточную для его наматывания на катушку. Одновременно с формированием ровницы начинается расщепление комплексов, содержащихся в техническом волокне, на элементарные волокна, причем нарушение связей между волокнами продолжается в ровнице, намотанной на катушку. Выбор диапазона указанных параметров электрохимически активированного раствора определяется требованиями, предъявляемыми к обработанной ровнице, и зависит от свойств исходного волокна, подготавливаемого к производству пряжи. Экспериментально установлено, что при правильном выборе активности раствора нарушение связи между элементарными волокнами в комплексах технического волокна происходит в течение 30 минут, после чего ровница готова к формированию пряжи на прядильной машине.

Электрохимически активированный раствор в течение трех суток теряет свои свойства, превращаясь в воду, которая не нуждается в специальной очистке для ее утилизации.

Осуществление предлагаемого способа поясняется следующими примерами.

Определение параметра заряда электрохимически активированного раствора для достижения уровня готовность (нарушение связей между элементарными волокнами) ровницы к процессу пряжеобразования зависит от типа используемого волокна.

Для достижения поставленной цели - получение полуфабриката, пригодного к переработке в пряжу, отвечающую требованиям стандарта, необходимо соблюдать режимы обработки, приведенные в таблице. В последней колонке таблицы приведена качественная характеристика процесса вытягивания ровницы, полученной согласно предлагаемому способу, в вытяжном приборе прядильной машины, в зависимости от времени обработки. Приведенные данные позволяют установить минимальное время, необходимое для получения положительного эффекта, - 30 минут.

Заряд ЭХА раст-вора, мВ Кислотность ЭХА раствора, pH Тип волокна Гибкость, мм Содержание инкрустов, % Содержание волокон, связанных одревеснением, % Время обработ
ки, мин Характеристика процесса вытягивания +1000 2,0 Очень грубое 45-50 выше 3,50 30 15 Нестабильно 30 Стабильно 60 Стабильно +700 4,0 Грубое 50-55 3,25-3,5 16-25 15 Нестабильно 30 Стабильно 60 Стабильно -1000 11,0 Средней мягкости 55-60 3,00-3,25 14-16 15 Нестабильно 30 Стабильно 60 Стабильно -700 9,0 Мягкое 50-60 2,75-3,00 12-14 15 Нестабильно 30 Стабильно 60 Стабильно -500 8,0 Очень мягкое Больше 60 до 2,75 10-12 15 Нестабильно 30 Стабильно 60 Стабильно

Полезный эффект от предлагаемого изобретения заключается в ускорении процесса формирования и подготовки ровницы к прядению и исключении из него громоздкого и дорогостоящего оборудования, предназначенного для химической обработки ровницы, снижении энергозатрат с 4200 кДж на 1 кг ровницы до 5 Дж/кг, обеспечение экологической безопасности процесса за счет того, что в нем не используются химически опасные компоненты.

Изобретение относиться к текстильной промышленности, в частности к льнопрядильному производству, где, на последнем технологическом переходе, для выработки льняной пряжи используют полуфабрикат в виде ровницы. Способ формирования и подготовки льняной ровницы к прядению, согласно которому выходящую из вытяжного прибора мычку смачивают электрохимически активированным водным раствором с окислительно-восстановительным потенциалом от минус 1000 мВ до плюс 1000 мВ и кислотностью 2-12 pH при температуре 16-40°C. При этом смачивание производится непосредственно в полости химического реактора, предназначенного для получения электрохимически активированного водного раствора. Изобретение позволяет сократить время, снизить энергозатраты и расходы воды на химическую обработку ровницы, отказаться от химикатов, что приведет к снижению затрат на утилизацию, полученных в результате химической обработки ровницы, растворов. 2 н.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

1. Способ формирования и подготовки льняной ровницы к прядению, согласно которому выходящую из вытяжного прибора мычку смачивают электрохимически активированным водным раствором с окислительно-восстановительным потенциалом от минус 1000 мВ до плюс 1000 мВ и кислотностью 2-12 pH при температуре 16-40°C, отличающийся тем, что смачивание производится непосредственно в полости химического реактора, предназначенного для получения электрохимически активированного водного раствора.

2. Устройство для реализации способа по п.1, состоящее из двух коаксиально расположенных электродов и установленной между ними керамической диафрагмы, отличающееся тем, что электроды располагаются наклонно таким образом, чтобы их ось совпадала с осью обрабатываемой ровницы, центральный электрод имеет трубчатую форму и перфорацию в средней его части.