Способ обработки текстильных волокон Советский патент 1992 года по МПК D06C7/00 

Изобретение относится к текстильной и хлопкоочистительной промышленности, а именно к обработке хлопковых волокон.

Известен способ обработки текстильного материала, заключающийся в том, что увлажненный до 20-25% материал подвергается действию токов высокой частоты в течение 70-90 с, при этом температура материала 70-90°С, а после воздействия токами высокой частоты материал подвергают вылеживанию в течение 20-30 ч.

Недостатками этого способа являются снижение разрывной прочности материала после обработки, а также использование токов высокой частоты для нагрева, что является экономически нецелесообразным, и продолжительность всего процесса (20-30

ч).

Известны также теоретические обоснования обработки целлюлозных материалов, согласно которым неоднократное смачивание в воде мерсеризованных целлюлозных

материалов приводит к регенерации кристаллической структуры. Неоднократное смачивание и одновременная сушка приводят к возрастанию ориентации волокон. Интенсивность изложенных процессов возрастает с повышением температуры больше 50°С.

Недостатками теоретических обоснований являются многократность (цикличность) процесса, неопределенность конкретных интервалов температур смачивания и сушки, а также времени смачивания и сушки, неизвестно соотношение массы высушиваемого волокна к объему сушильного агента, неизвестна плотность укладки высушиваемых волокон.

Наиболее близким к предлагаемому является способ жидкостно-механической обработки с целью повышения прочности полушерстяной пряжи. Согласно способу паковку с полушерстяной пряжей, полученной на пневмомеханической прядильной

(Л

С

а

№

сл vi

машине, помещают в ванну с водой, где пряжу замачивают до достижения относительной влажности, равной 180-200%, отжимают, а затем ее перематывают на приемную паковку с натяжением, составляющим 70-75% от разрывной прочности пряжи в ее влажном состоянии, после чего пряжу на приемной паковке высушивают до кондиционной влажности.

Недостатком извесного способа является низкая прочность хлопковых волокон, обусловленная технологией их обработки.

Целью изобретения является повышение прочности хлопковых волокон.

Сравнение предлагаемого способа с другими известными способами и теоретическими обоснованиями показывает, что некоторые операции известны, например смачивание в воде и сушка. Сушка увлажненной пряжи производится двухстадийно и с применением токов высокой частоты, но в результате разрывная прочность пряжи падает. Или смачивание в воде и сушка должны производится неоднократно, что должно привести к регенерации степени кристалличности и ориентации волокон мерсеризованной целлюлозы. Согласно предлагаемому способу смачивание производится однократно и его сочетание с сушкой при указанном интервале температур приводит к повышению прочности волокон. Кроме того, обработке подвергается натуральное (не мерсеризованное) волокно и повышается ее прочность. Таким образом, совместное применение температурных и временных режимов смачивания и сушки в сочетании с соблюдением условий плотности и толщины укладки волокон при сушке и соотношения высушиваемой массы волокон к объему сушильной камеры приводит к повышению прочности хлопковых волокон.

На фиг.1 приведена зависимость разрывной прочности Ор от температуры сушильной камеры для хлопковых волокон сорта 108-ф; на фиг.2 - зависимость разрывной прочности Ор от температуры воды при смачивании хлопковых волокон; на фиг.З - зависимость разрывной прочности хлопковых волокон от времени выдержки в воде с Т 80°С при смачивании; на фиг.4 - зависимость массы смоченных волокон от времени сушки при температуре сушильной камеры 353 К; на фиг.5 - зависимость квадрата оптимальной толщины укладки от ее объема при сушке хлопковых волокон.

Способ реализуется следующим способом.

Пример 1. Берут навеску хлопковых волокон весом 4 г и опускают в горячую воду

5

0

5

0

(смачивают), Т 79°С, и выдерживают в течение t 30 мин в камере сушильного шкафа. Затем волокна механически отжимают до влагосодержания W 135 ± 7%, далее волокна разрыхляют до плотности руКл (0,30 ± 0,05) -103 кг/м3 и укладывают с толщиной h 5 мм (при объеме v укладки, равном 60 см3, Ьмакс 8,7 мм). При этом сушку ведут при соотношении массы воло- 0 кон к объему сушильной камеры 3Суш 13510 кг/м и выдерживают 30 мин при Т 85°С. Разрывная прочность ар при этом повышается по сравнению с исходными волокнами (сорт 108-ф) на 53%.

Пример 2. В отличие от примера 1 смачивание проводят при Т 74°С При этом ар повышается по сравнению с исходными волокнами на 46%.

Пример 3. В отличие от примера 1 смачивание проводят при Т 84°С При этом 7р повышается по сравнению с исходными волокнами на 41 %.

Пример 4. В отличие от примера 1 смачивание водой проводят при Т 70°С. При этом 7р повышается по сравнению с исходными волокнами на 23%.

Пример 5. В отличие от примера 1 смачивание проводят при 90°С. При этом ОР повышается по сравнению с исходными волокнами на 14%.

Пример 6. В отличие от примера 1 смачивание водой проводят в течение 18 мин. При этом 7р повышается по сравнению с исходными волокнами на 37%.

Пример 7. В отличие от примера 1 смачивание водой проводят в течение 42 мин. При этом Ор повышается по сравнению с исходными волокнами на 50%.

Пример 8. В отличие от примера 1 смачивание водой проводят в течение 15 мин. При этом Ор повышается по сравнению с исходными волокнами на 28 %.

Пример 9. В отличие от примера 1 смачивание водой проводят в течение 45 мин. При этом 7Р повышается по сравнению с исходными волокнами на 34%.

Пример 10. В отличие от примера 1 сушку производят при 80°С. При этом 7Р Q повышается по сравнению с исходными волокнами на 49%.

Пример 11. В отличие от примера 1 сушку производят при 90°С. При этом ор 5 повышается по сравнению с исходными волокнами на 51 %.

Пример 12. В отличие от примера 1 сушку производят при 75°С. При этом г;р повышается по сравнению с исходными волокнами на 41 %.

5

0

5

Пример 13. В отличие от примера 1 сушку производят при 95°С, При этом ар повышается по сравнению с исходными волокнами на 29%.

Пример 14. В отличие от примера 1 сушку производят в течение 20 мин. При этом Ор повышается по сравнению с исходными волокнами на 48%.

Пример 15. В отличие от примера 1 сушку производят в течение 40 мин. При этом Ор повышается по сравнению с исходными волокнами на 52%.

Пример 16. В отличие от примера 1 сушку производят в течение 15 мин. При этом ор повышается по сравнению с исход ными волокнами на 32%.

Пример 17. В отличие от примера 1 сушку производят в течение 45 мин. При этом Ор повышается по сравнению с исходными волокнами на 52%.

Пример 18. В отличие от примера 1 сушку ведут при соотношении массы волокон к объему сушильной камеры Зсуш 152,3 кг/м . При этом ор повышается по сравнению с исходными волокнами на 46%.

Пример 19. В отличие от примера 1 сушку ведут при соотношении массы волокон к объему сушильной камеры 5Суш 156 кг/м3. При этом Ор повышается по сравнению с исходными волокнами на 31%.

Пример 20. В отличие от примера 1 волокна разрыхляют при укладке до плотности /Эукл 0,43 103 кг/м3. При этом ор повышается по сравнению с исходными волокнами на 45%.

Пример 21.В отличие от примера 1 волокна разрыхляют при укладке до плотности 0,6 103 кг/м3. При этом Ор повышается по сравнению с исходными волокнами на 32%.

Пример 22. В отличие от примера 1 толщина укладки составляет h Ьмакс 8,7 мм (при объеме укладки v 60 см ). При этом Ор повышается по сравнению с исходными волокнами на 44%.

Пример 23. В отличие от примера 1 толщина укладки составляет h 9,5 мм Ьмакс (при v 60 м ). При этом Ор повышается по сравнению с исходными волокнами на 36%.

На фиг.1 приведена зависимость разрывной прочности Ор от температуры сушки для хлопковых волокон сорта 108-ф, при этом другие параметры жидкостно-тепло- вой обработки остаются неизменными и соответствуют режиму предлагаемого способа. Из графика видно, что ор проходит через максимум при 80-90°С В области

,-

10

15

20

25

30

35

40

45

50

Т 80°С и Т 80°С разрывная прочность имеет меньшее значение.

На фиг.2 приведена зависимость ор от температуры воды при смачивании для хлопковых волокон селекционного сорта Ташкент-1, при этом другие параметры жидкостно-тепловой обработки остаются неизменными и соответствуют режиму предлагаемого способа. Из графика видно, что Ор при Т 80°С имеет максимальное значение. В случаях Т 80°С и Т 80°С прочность ниже.

На фиг.З приведена зависимость ор от времени выдержки в воде при смачивании, при этом другие параметры жидкостно-тепловой обработки остаются неизменными и соответствуют режиму предлагаемого способа. Из графика видно, что максимальное значение ор наблюдается при t 30 мин.

На фиг.4 приведена зависимость массы смоченных волокон от времени сушки при Т 80°С. Из графика видно, волокна через t 30 мин после начала сушки практически высушиваются до постоянного веса. Таким образом,с точки зрения получения наибольшего значения разрывной прочности, экономии-энергии и времени наиболее оптимальным является следующий режим:

Тводы 80°С, время смачивания 30 мин;

Тсушки 85°С, время сушки 30 мин.

В табл.1 приведены результаты экспериментов по выявлению оптимального соотношения высушиваемой массы волокон к объему сушильной камеры

с ГПвол осуш - - , , VKSM

где гпвол - масса смоченных волокон с вла- госодержанием W 135 ± 7%, кг.

VKaM - объем сушильной камеры, м

Анализ данных табл.1 позволяет заключить, что условием сушки волокон при Т 80°С и t 30 мин является

Зсуш 152,3- 10 3кг/м3.

На фиг.5 приведена графическая зависимость квадрата толщины укладки от ее объема при сушке, откуда видно, что график зависимости имеет прямолинейный вид. Обработкой графического материала получено аналитическое соотношение

V V0 + а Ьмакс

или

а

гдеу0 (22 ±3)

а 0,54 ±0,08 м.

Значение v0 соответствует экстраполя- ционному объему укладки, при котором волокна даже при Имакс 0 не высушиваются. Отсюда

гПвол Рукп -

VQ

где твол - масса смоченных волокон с вла- госодержанием W 135 ±7%;

v0 - экстраполяционный объем, при котором волокна не высушиваются.

Экспериментально установлено (табл.1), что для волокон с исходной массой 4

твоя 9,4 кг при .

Отсюда

Рукл (0,43 ± 0,05) -10J кг/м . Таким образом, условием сушки волокон при Т 80°С, t 30 мин и S 152,3 кг/м3 являются рукл (0,43 ± 0,05)- Ю3 кг/м3,

h Ьмакс

Vv-(22 ±3) (0,54 ±0,08) з

где v - объем укладки волокон, м

В табл.2 приведены результаты испытаний разрывной прочности хлопковых волокон различного селекционного сорта, обработанных предлагаемым способом.

Из табл.2 видно, что для всех испытанных сортов эффект повышения разрывной прочности обнаруживается и значительно превышает ошибку эксперимента.

Использование предлагаемого способа по сравнению с известным позволяет повы0

5

0

5

сить разрывную прочность нитей, приводящую к снижению их обрывности при пряде- нии и ткачестве, что повышает производительность труда. Кроме того, пряжа или ткань, полученная из более прочного волокна, обладает лучшими эксплуатационными характеристиками, т.е. является более высококачественной.

Формула изобретения Способ обработки текстильных волокон, преимущественно хлопковых, состоящий в том, что волокна смачивают водой и сушат, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности волокон, смачивание волокон водой проводят в течение 18-42 мин при температуре воды 74-84°С, а сушку волокон осуществляют в сушильной камере при температуре 80-90°С в течение 20-40 мин, при этом соотношение массы волокон к объему сушильной камеры составляет Seym 152,3 10 кг/м с укладкой волокрн

плотностью рукл (0,43 при толщине укладки

0,05)

h Ьмакс

v v-(22 ±3) (0,54 ± 0,08)

где v - объем укладки волокон при сушке,

м

Использование: в текстильной и хлопкоочистительной промышленности, а именно при обработке хлопковых волокон. Сущность изобретения: способ заключается в том, что волокна смачивают горячей водой при 74-84°С в течение 18-42 мин. Затем волокна сушат в камере при 80-90°С. При сушке волокна укладывают с определенной плотностью и толщиной укладки, при этом соотношение массы волокон к объему рушильной камеры Зсуш 152,3 ил., 2 табл. 10 3кг/м3. 5

Таблица 1

Таблица 2

0 р1МПа

180

t.Afi

CO

&р,Ма

ко

90

. .1,.,.,

JOO

T,°C

s с

™J

Г

Up

Ј0

30

№c /,«г

i . , ,. j {0

35

t,CM

fui.5

3° -L-,«uH

... L.. .„j . ,.; t50 M,

$vt.t

v.J4