Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Аналитический обзор научной и патентной литературы 9
1.1. Роль пропитки в технологии отделки текстильных полотен .8
1.2 Особенности процесса плюсования тканей 11
1.3. Классификация видов плюсовок 14
1.4 Способы и устройства для снижения влагосодержания текстильных материалов после пропитки... 20
1.5 Способы маломодульного нанесения пропитывающих растворов на текстильные полотна 21
1.6 Современные способы интенсификации процесса пропитки текстильных материалов 36
1.7 Методы оценки степени пропитки волокнистых материалов 48
1.8 Выводы по главе 53
Глава 2. Влияние деформации ткани на степень пропитки 54
2.1. Характеристика текстильного материала как объекта жидкостной обработки 54
2.2. Теоретические основы процесса пропитывания волокнистых материалов 62
2.3. Особенности деформации ткани по основе при транспортировке 68
2.4. Разработка принципиальной схемы установки для интенсификации процесса пропитки ткани 71
2.5. Исследование характера изменения натяжения ткани на участке контакта ее с ремнем 71
2.6. Особенности процесса пропитки ткани при деформации 76
2.7 Выводы по главе 87
Глава 3. Экспериментальное исследование процесса пропитки ткани на пропиточной машине 88
3.1. Технологические и конструктивные параметры процесса пропитки 88
3.2. Описание устройства для пропитки ткани и установки для определения показателя ее степени 92
3.3. Определение капиллярности и влагосодержания образцов ткани до и после пропитки 94
3.4. Влияние факторов на степень пропитки ткани 97
3.5. Результаты экспериментов и проверка их воспроизводимости 101
3.6. Определение характера зависимостей степени пропитки от параметров технологического процесса 106
3.7. Анализ влияния нагрузки, температуры, скорости движения ткани и количества циклов отжима на степень пропитки при классической схеме плюсовки 108
3.8. Выводы по главе 113
Глава 4. Оптимизация параметров процесса пропитки тканей 125
4.1. Получение параметров варьирования факторов и матриц планирования экспериментов 125
4.2. Обработка экспериментальных данных и получение математической модели для схемы пропитки с интенсификатором...129
4.3. Проверка значимости коэффициентов регрессии и адекватности модели 131
4.4. Разработка математической модели для схемы без интенсификатора и оценка ее адекватности 134
4.5. Поиск оптимальных параметров процесса пропитки текстильных материалов для схемы с интенсификатором 142
4.6. Определение максимума критерия оптимизации для схемы без интенсификатора 144
4.7. Выводы по главе 146
Результаты работы, общие выводы и рекомендации 148
Библиографический список 150
Приложения 166
- Способы маломодульного нанесения пропитывающих растворов на текстильные полотна
- Исследование характера изменения натяжения ткани на участке контакта ее с ремнем
- Определение капиллярности и влагосодержания образцов ткани до и после пропитки
- Разработка математической модели для схемы без интенсификатора и оценка ее адекватности
Введение к работе
Актуальность темы. В современных условиях развития рыночной экономики необходимо комплексное решение проблем интенсификации технологических процессов при механических, химических и влажно-тепловых обработках текстильных материалов с одновременным улучшением качества выпускаемой продукции. В отделочном производстве важная роль в реализации этих условий принадлежит валковому оборудованию, которое отличается универсальностью и широкой гаммой технологических операций.
Большое влияние на качество готовой ткани оказывает
эффективность процесса ее пропитки обрабатывающими
технологическими растворами, используемыми для крашения или
придания специальных эксплуатационных и потребительских свойств
(малосминаемость, малоусадочность, противогнилостность,
водоупорность, огнеупорность и др.).
Высокие скорости транспортировки тканей в современных валковых машинах, установленных в линиях для мокрой и заключительной отделок тканей, обуславливают необходимость интенсификации их пропитки. Быстрому и полному проникновению рабочих растворов в капиллярно-пористую структуру волокнистого материала препятствует плохая смачиваемость волокон, а также наличие защемленного воздуха в порах и капиллярах ткани.
К основным известным способам интенсификации относятся: повышение смачивающей способности пропитывающей жидкости и ее температуры; принудительная фильтрация раствора через толщу ткани; удаление воздуха из материала перед пропиткой; повышение гидрофильности обрабатываемого материала.
Уменьшение давления в порах материала перед его пропиткой за счет полного или частичного удаления из них воздуха может быть
реализовано в результате вакуумирования, пропаривания или нагрева материала перед пропиткой.
Реализация любого из вышеперечисленных способов пропитки требует установки дополнительного сложного и дорогостоящего оборудования, что в условиях сегодняшнего состояния текстильных предприятий не всегда возможно.
Перспективным направлением в области оборудования для пропитки тканей является переход на качественно новый уровень их обработки традиционным методом и создание экономичных устройств, обеспечивающих повышение степени пропитки. Выбор темы обусловлен необходимостью теоретических и экспериментальных исследований процесса пропитки тканей с применением гибкого элемента (резинового ремня) и разработки новой конструкции валковой установки для интенсификации и повышения качества процесса пропитки тканей, отвечающей требованиям технологического процесса.
Цель и задачи исследования. Целью данной работы является повышение качества пропитки ткани за счет применения новой конструкции валкового пропитывающего устройства с гибким элементом в качестве интенсификатора.
Для достижения поставленной цели в работе решены следующие основные задачи:
проведен анализ научно-исследовательских работ, связанных с процессами пропитки текстильных материалов, и выявлены основные направления повышения эффективности этих процессов;
рассмотрены характеристики волокнистого материала как объекта жидкостной обработки и теоретические основы процесса его пропитки;
разработана принципиально новая установка для интенсификации процесса пропитки тканей на базе валкового модуля с гибким элементом;
выявлены характер изменения натяжения и особенности пропитки ткани на участке контакта ее с резиновым ремнем;
экспериментально установлено влияние температуры, нагрузки в жале валов, присутствия подводного прожима, угла обхвата ремнем металлического вала и скорости движения ткани на степень ее пропитки;
проведена оценка эффективности применения разработанного устройства для пропитки ткани по сравнению с плюсовкой, выполненной по классической схеме;
получены многофакторные регрессионные модели зависимости степени пропитки тканей от технологических факторов для предлагаемого устройства с подводным прожимом и без него;
определены оптимальные параметры работы предлагаемого устройства с подводным прожимом, обеспечивающие максимальные значения критерия оптимизации - степени пропитки текстильного материала.
Методы исследований. Методической и теоретической основой диссертации явились труды ведущих отечественных и зарубежных ученых по технике и технологии валкового оборудования отделочного производства, способам и устройствам для реализации и интенсификации процессов пропитки текстильных материалов, его теоретической основы, динамике текстильных машин, теории планирования экспериментов и др.
Поставленные в работе задачи решались аналитическим и экспериментальным методами исследований. В процессе проведения теоретических исследований использовались методы силового анализа зон контакта ткани с гибким элементом, математического моделирования, теории оптимизации и проектирования текстильных машин. Прикладные расчеты проводились с использованием компьютерных технологий.
При выполнении экспериментальных исследований использовались современные методы оценки степени пропитки текстильных материалов, методика математического планирования эксперимента и обработки результатов измерений.
Для решения экспериментальных задач была спроектирована и изготовлена малогабаритная установка, на которой моделировались динамические процессы, как с участием технологического продукта, так и без него.
Экспериментальные исследования выполнялись с использованием современной измерительной аппаратуры, комплекта средств для определения показателя степени пропитки тканей, центрифуги, термошкафа и др.
Обработка результатов экспериментов осуществлялась методами математической статистики с использованием ЭВМ.
Достоверность предложенных научных разработок, выводов и рекомендаций подтверждена результатами экспериментов и актом внедрения результатов исследований.
Научная новизна работы заключается в следующем:
разработана принципиально новая технологическая схема установки для интенсификации пропитки ткани;
получены математические зависимости для определения натяжения ткани на участке ее контакта с резиновым ремнем;
предложено теоретическое обоснование процессов, реализуемых в зонах пропитки ткани в результате действия усилий на ее поры и капилляры;
установлено влияние технологических факторов и конструкции предложенной установки на степень пропитки тканей;
получены регрессионные математические модели зависимостей степени пропитки от факторов для схемы установки с подводным прожимом и без него;
- методом крутого восхождения определены оптимальные параметры процесса пропитки текстильных материалов для схемы установки с подводным прожимом.
Практическая ценность и реализация результатов работы. Результаты исследований характеристик волокнистых материалов, теоретических основ процесса пропитки тканей при транспортировке в валковом устройстве с резиновым ремнем, влияния технологических факторов и подводного прожима на степень ее пропитки, по выявлению оптимальных значений параметров работы машины для пропитки текстильных материалов на основании многофакторной рефессионнои модели для схемы с подводным прожимом дают информацию, необходимую для проектирования валкового пропитывающего устройства с гибким элементом.
На основании проведенных исследований при личном участии автора разработана конструкция устройства для пропитки текстильных материалов и получен патент на полезную модель. Разработаны рекомендации по выбору оптимального режима работы пропитывающего устройства, работающего в составе поточной линии.
Результаты работы в виде технических решений и рекомендаций внедрены в ОАО «Красная Талка» и используются при проектировании оборудования для пропитки тканей в Ивановском НИЭКМИ. Внедрение полученных результатов по сравнению с результатами, полученными на базовой плюсовке, выполненной на основе классической схемы, обеспечило повышение степени пропитки на 15%.
Способы маломодульного нанесения пропитывающих растворов на текстильные полотна
В плюсовке с той же схемой установки валов (ex. 111-10) заправка ткани проводится в жало, и аппретирующий состав наносится на ткань нижним валом, опущенным в раствор.
В трехзальных плюсовках фирмы "Кляйневеферс" (ex. 111-16) два наружных обрезиненных вала прижаты к внутреннему (среднему) под некоторым углом. Плюсовка может работать с двумя отжимами при предварительном смачивании ткани в ванне малого объема, или первый отжим используется для предварительного удаления воздуха перед пропиткой ткани, что повышает эффект пропитывания. Затеки на ткани не образуются, так как жала валов опущены в раствор.
Плюсовка фирмы "Меццера" (сх. 111-17) для интенсификации обмена жидкости содержит насос для перекачивания раствора из приготовительного бака в рабочую ванну в первом жале валов, откуда после отжима раствор перетекает в нижнюю ванну малого объема.
Аналогичная заправка ткани с двумя погружениями в раствор предусмотрена в плюсовке (ex. Ill—20). Пропитка осуществляется в нижней и верхней ванне, образованной тремя валами. При этом нижний вал погружен в раствор и предназначен для нанесения аппрета на ткань.
Трехвальные плюсовки фирмы "Матекс" с комбинированным расположением валов (ex. IV-11, 12, 18, 19, 21 и 22) предназначены преимущественно для крашения. Применение различных конструкций ванн и расположений валов под углом от 36 до 90 по отношению друг к другу позволяет получить множество комбинаций пропиток и отжимов. В плюсовке (ex. IV-11) используется однократная пропитка ткани раствором, в остальных конструкциях - двукратная.
Трехвальные плюсовочные машины с комбинированным расположением валов частично сочетают в себе достоинства плюсовок с горизонтальным, вертикальным и наклонным их расположением, но в них не исключается вспенивание раствора, так как отжим ткани происходит на воздухе.
Четырехвальные плюсовки (сх. 1-23, 11-24, 111-25 и 26) представляют собой две спаренные двухвальные плюсовки, на которых ткань заправляют через два жала валов. При этом отжим каждой валковой пары может быть различным, что на трехвальной плюсовке сопровождается сильным износом среднего вала. Для двойной пропитки тканей используют ванны большого и малого объемов, а также расположенные в жале валов. Небольшой объем ванны позволяет экономно расходовать растворы красителей и быстро проводить их замену.
Плюсовки фирмы "Беннингер" (ex. IV-27 и 28) имеют ванны, образуемые четырьмя жалами валов с торцовыми уплотнениями. В зависимости от схемы заправки ткань подвергается двух- и трехкратному отжиму. Затеки и вспенивание раствора исключаются. Помимо рассмотренных, существуют десятки других схем плюсовок, но принципиальных отличий они не имеют.
С удорожанием энергоресурсов во всем мире в последние годы большое значение придается экономии энергии. На многих отделочных фабриках сушильное оборудование потребляет до 40% всего расходуемого тепла и до 30% электроэнергии [8]. Поэтому актуальными являются работы по снижению влагосодержания тканей после пропитки, в результате чего достигается значительная экономия тепловой и электрической энергии в процессе ее сушки.
Одним из путей снижения влагосодержания тканей является усиленное обезвоживание их после традиционной пропитки. Фирмой «Beninger» (Швейцария) разработано устройство, основанное на принципе сведения к минимуму различий в прогибе отжимных валов, что позволяет получить остаточное влагосодержание тканей 63...86% [8]. Для обезвоживания текстильных материалов наибольшее распространение получил отжим специальными валами, имеющими покрытие из нетканого материала. Эти валы известны под названием «Roberto». По данным иностранных фирм такие валы обеспечивают влажность тканей после отжима 50...60% [9].
Однако общим недостатком отжимных валковых устройств являются громоздкость и сложность конструкций, трудоемкость изготовления и ремонта, металлоемкость.
Японскими учеными разработан способ обезвоживания тканей, основанный на сочетании принципа вакуумного отсоса влаги с усиленным отжимом ткани [10]. Известны также вакуумные экстракторы различных конструкций, обеспечивающие минимальный привес влаги на ткани. Однако все они усложнены в виду наличия оборудования для создания вакуума, специальных фильтров и системы регенерации растворов. Известны способы обезвоживания, основанные на принципе выдувания влаги из текстильного материала паром или воздухом [11], но применяемые для этих целей сопловые устройства сложны и ненадежны.
Имеется информация о создании за рубежом центрифуг непрерывного действия для отжима волокон [12]. Однако применение таких центрифуг для тканей до настоящего времени не известно.
Исследование характера изменения натяжения ткани на участке контакта ее с ремнем
Как видно из приведенных выше данных, текстильные материалы (пряжа и ткань), основой которых являются волокна различной природы и различной пористости, имеют примерно одинаковые значения пористости текстильного материала. Это обусловлено одинаковым методом их формирования (прядение и ткачество) и незначительной долей объёма пор и капилляров элементарных волокон в общей пористости всего текстильного материала. По данным [110,111,118], суммарный объём пор элементарных волокон составляет не более 3% от общего объёма пор текстильного материала. Проведенные исследования гетеропористости хлопчатобумажных тканей [59] с использованием методики расчета, предложенной в работе [119], показали, что основное количество пор (до 95%) в структуре текстильного полотна составляют поры диаметром более 10"5 м. И только 5% общего объёма пор имеют диаметр менее 10 5 м и располагаются в элементарных волокнах. Средний диаметр капилляров трикотажного полотна, изготовленного из полиамидного волокна, составляет 4 10"6... 3 10"7 м, а изготовленного из хлопкового волокна 3,6 10"6 м [59].
Исследования, проведенные на семи типах тканей из вискозной комплексной нити (ВШ-60), отличающихся плотностью набивки нитей, показали, что независимо от типа тканей размер микропор в них находится в интервале от 0,5 до 6 нм [120]. В тканях, изготовленных из химических волокон (капрон, фторлон, стекло и др.), диапазон размеров макропор составляет от 50 до 1100 мкм, а диаметр микропор изменяется в пределах 5...45 нм [121]. Широкий спектр размеров макропор в текстильных полотнах подтвержден экспериментально: от 2 до 220 мкм для хлопчатобумажных тканей [122, 123], от 40 до 280 мкм для льняных тканей и пряжи [122], от 150 до 450 мкм для шерстяных тканей [124].
По классификации пор, предложенной М. Дубининым [125, 126] и официально принятой международным союзом по теоретической и прикладной химии, практически все поры, образованные в результате формирования текстильного материала, относятся к макропорам (диаметр более 10"7 м). Поры элементарного волокна относятся к микропорам (диаметр менее 3 10"9 м) и мезопорам (диаметром от 3 10 9мдо10"7м).
При жидкостной обработке волокнистых материалов макропоры выполняют в основном роль транспортных артерий, по которым сорбат доставляется к мезо- и микропорам. Мезопоры являются носителями свойств сорбентов. Микропоры в свою очередь обладают сорбционными свойствами материала. Как отмечалось выше, для большинства технологий жидкостной обработки волокнистых материалов заполнение жидкостью их мезо- и микропор - это необходимое условие, обеспечивающее достижение требуемого качества обработки текстильного материала.
Несмотря на отмеченную выше важность характеристики капиллярно-пористой структуры волокнистых материалов, которую она играет в процессе пропитки, имеются и другие факторы, оказывающие существенное влияние на указанный процесс.
Как показывает практика, один и тот же текстильный материал имеет разное время пропитки при использовании различных обрабатывающих жидкостей. Например, объём заполненных пор после пребывания в течение нескольких часов в воде суровой хлопчатобумажной ткани значительно меньше объёма заполненных пор той же ткани, пропитанной в спирте в течение нескольких секунд [118]. Существенное влияние на время пропитки текстильного материала оказывает и степень его предварительной подготовки. Например, хлопчатобумажная ткань, отваренная в водном растворе щелочи, пропитывается водой значительно быстрее, чем та же суровая ткань. Причем время пропитки может отличаться в десятки и даже в сотни раз.
По данным многих исследователей [118, 127, 128], существенным препятствием для проникновения жидкости в капиллярно-пористую структуру волокнистого материала является воздух, защемленный в порах и капиллярах при погружении материала в обрабатывающую жидкость. Как отмечалось выше, защемленный воздух может оставаться не только в структуре элементарных волокон, но и в структуре всего волокнистого материала. В текстильном материале объём пор и капилляров с защемленным воздухом зависит от многих факторов -крутки пряжи, плотности её укладки в полотне, толщины ткани, степени смачиваемости поверхности волокон обрабатывающей жидкостью и др.
Таким образом, только геометрического представления о пористости волокнистого материала недостаточно для объяснения различной способности жидкостей проникать в его структуру. Анализ многочисленных исследований процесса пропитки текстильных материалов свидетельствует о влиянии на его закономерности капиллярных и поверхностных явлений, имеющих место при осуществлении этого процесса.
Фактически процесс пропитки текстильного материала можно разделить на 3 периода. Первый период - заполнение порового объема ткани до значения бпр= 0,45...0,5. В этом периоде, который протекает почти мгновенно, жидкость заполняет сквозные межнитевые и межволоконные макропоры текстильного полотна. Второй период пропитки характеризуется заполнением раствором так называемых «квазитупиковых» пор и капилляров. При погружении в жидкость в них остается защемленный воздух, что значительно снижает скорость проникновения жидкости в поровую структуру ткани. К началу третьего периода в основном завершено заполнение «квазитупиковых» пор и начинается заполнение тупиковых пор и капилляров, расположенных в структуре элементарных волокон, в которых также остался защемленный воздух. Чтобы жидкость заполнила объем тупиковых капилляров, оставшийся в них воздух должен быть удален. Его удаление возможно за счет растворения воздуха в жидкости, закрывающей свободный конец капилляра, и последующей диффузией растворенного воздуха через пропитывающую жидкость в окружающую среду. Лишь после этого тупиковый капилляр может быть заполнен жидкостью [1].
Т.о. продолжительность заполнения жидкостью порового объема волокнистого материала определяется в основном временем «диффузионной» стадии пропитки тупиковых капилляров. Продолжительность «диффузионного» периода может быть оценена по уравнению (5) [129].
Определение капиллярности и влагосодержания образцов ткани до и после пропитки
Следующий конструктивный параметр - это толщина эластичного покрытия (Т = R2 - R-i). При большей толщине покрытия легче получить равномерность влажности, допуская больший прогиб вала, но влажность ткани при этом возрастает за счет увеличения площади контакта и уменьшения концентрации напряжений в жале валов.
В качестве эластичного покрытия в плюсовках применяют различные марки резин с твердостью от 55 до 78 ед. по Шору А. В последнее время используют полиуретан как более износостойкий материал твердостью от 80 до 95 ед. по Шору А. Увеличение твердости покрытия снижает влажность ткани, но требует уменьшения прогиба вала, а, значит, и усложнения его конструкции. Простота измерения твердости [136] определила популярность этого показателя. С научной точки зрения в качестве параметра покрытия правильнее использовать модуль упругости первого (Е) или второго рода (G). Однако определить модуль упругости покрытия готового вала представляет определенные трудности. Между модулем упругости и твердостью существует зависимость, которую определяют экспериментально [137]. В данной работе модуль упругости второго рода используется в качестве характеристики материала покрытия и рассматривается как конструктивный параметр.
В плюсовке для реализации технологического процесса используется раствор и обрабатываемая ткань. Поэтому к указанным семи параметрам следует добавить параметры раствора и ткани.
Для раствора такими параметрами являются плотность (р) и динамическая вязкость (п). Эти параметры в свою очередь зависят от температуры. На практике достаточно иметь эти зависимости, хотя бы таблично заданные [138].
Параметры ткани: поверхностная плотность (М), плотность вещества (Ртк) изменение толщины под нагрузкой (сжимаемость) (5=f(a)), коэффициент проницаемости (Ко). Все эти параметры можно объединить одним понятием: артикул ткани. Поверхностную плотность ткани берут из справочников, из технических условий или определяют по ГОСТ 3811-72 [139]. Плотность вещества ткани может быть также взята из справочников [140, 6, 141] или рассчитана по известному процентному составу смеси. Изменение толщины ткани под нагрузкой и коэффициент проницаемости определяют экспериментально [142, 143, 144,145].
Таким образом, здесь перечислены 13 параметров, которые достаточно полно характеризуют конструкцию плюсовки и технологический процесс. Два параметра относятся к зависимым: влажность и равномерность влажности. Если влажность ткани определить как функцию одиннадцати параметров: то равномерность влажности определится как разность двух решений, полученных при значениях интенсивности распределенной нагрузки q и
При исследовании разработанной нами экспериментальной установки были исследованы те параметры, влияние которых наиболее значимо для данной схемы заправки, а именно: присутствие подводного прожима, температура раствора, величина угла обхвата ремнем металлического вала (для классических плюсовок - это ширина площадки контакта рабочей зоны валов), скорость движения материала. В качестве показателя, характеризующего качество пропитки ткани, принята величина степени ее пропитки. Показатель степени пропитки определяется как отношение влагосодержания материала после исследуемого режима жидкостной обработки и последующего его центрифугирования к максимально возможному влагосодержанию того же материала, пропитанного в вакууме с последующим центрифугированием (3.4).
Методика определения данного показателя прошла успешную апробацию при исследовании процесса пропитки широкого ассортимента тканей при различных режимах пропитки: атмосферной, с предварительным вакуумированием, предварительным нагревом или запариванием обрабатываемого текстильного материала. Анализ экспериментальных данных показал, что при доверительной вероятности Р=0,95 доверительный интервал средних арифметических значений исв во всех выборках не превышал Аисв =±0,0035, что позволяет получить достоверные данные как по кинетике пропитки текстильных материалов, так и по оценке сравнительной эффективности различных воздействий, интенсифицирующих этот процесс [1]. Цель проводимых экспериментов: - сравнение эффективности применения разработанного устройства для пропитки тканей и плюсовки, выполненной по классической схеме. выбор оптимальных параметров пропитки исследуемого устройства на основе изучения влияния температуры, нагрузки в жале валов, присутствия подводного прожима, угла обхвата ремнем металлического вала и скорости движения текстильного материала на степень его пропитки.
Разработка математической модели для схемы без интенсификатора и оценка ее адекватности
С удорожанием энергоресурсов во всем мире в последние годы большое значение придается экономии энергии. На многих отделочных фабриках сушильное оборудование потребляет до 40% всего расходуемого тепла и до 30% электроэнергии [8]. Поэтому актуальными являются работы по снижению влагосодержания тканей после пропитки, в результате чего достигается значительная экономия тепловой и электрической энергии в процессе ее сушки.
Одним из путей снижения влагосодержания тканей является усиленное обезвоживание их после традиционной пропитки. Фирмой «Beninger» (Швейцария) разработано устройство, основанное на принципе сведения к минимуму различий в прогибе отжимных валов, что позволяет получить остаточное влагосодержание тканей 63...86% [8]. Для обезвоживания текстильных материалов наибольшее распространение получил отжим специальными валами, имеющими покрытие из нетканого материала. Эти валы известны под названием «Roberto». По данным иностранных фирм такие валы обеспечивают влажность тканей после отжима 50...60% [9].
Однако общим недостатком отжимных валковых устройств являются громоздкость и сложность конструкций, трудоемкость изготовления и ремонта, металлоемкость. Японскими учеными разработан способ обезвоживания тканей, основанный на сочетании принципа вакуумного отсоса влаги с усиленным отжимом ткани [10]. Известны также вакуумные экстракторы различных конструкций, обеспечивающие минимальный привес влаги на ткани. Однако все они усложнены в виду наличия оборудования для создания вакуума, специальных фильтров и системы регенерации растворов. Известны способы обезвоживания, основанные на принципе выдувания влаги из текстильного материала паром или воздухом [11], но применяемые для этих целей сопловые устройства сложны и ненадежны. Имеется информация о создании за рубежом центрифуг непрерывного действия для отжима волокон [12]. Однако применение таких центрифуг для тканей до настоящего времени не известно. Другим путем снижения влагосодержания тканей перед сушкой является экономное, маломодульное нанесение на них пропиточных растворов. Основные преимущества маломодульной пропитки текстильных материалов, по мнению зарубежных исследователей [9], следующие: -экономия электроэнергии на 50...70% и уменьшение расхода пара при сушке текстильного материала; -уменьшение миграции отделочных препаратов в процессе сушки; - экономия воды при пропитке текстильных материалов различными растворами; -уменьшение количества сточных вод; -увеличение скорости обработки тканей за счет повышения скорости сушки. Экономное нанесение представляет собой распределение максимального количества пропиточного раствора повышенной концентрации по большой площади поверхности текстильного материала, при этом достигается минимальная влажность материала. При маломодульной пропитке наносится 30...50% пропиточного раствора от веса текстильного материала по сравнению с обычным плюсованием, при котором расходуется 80...100%. Минимальное нанесение жидкости на текстильные полотна можно осуществлять разными способами. Известны способы разбрызгивания растворов с помощью вращающихся дисков или роторов [13,14]. Содержание отделочных веществ на ткани после такой пропитки может составлять 20...30% от массы ткани. Некоторые установки позволяют осуществлять двустороннее нанесение раствора. Однако отмечается, что в месте наложения брызг от соседних роторов образуется неравномерность отделки (полосатость) (рис 1.2) Разбрызгивание растворов можно осуществлять с помощью сопловых устройств [15] (рис 1.3). В патенте Швейцарии [16] предлагается установить между соплом и тканью дефлектор для изменения размеров капель. В работе [17] предложен способ обработки тканей парожидкостной струей (рис 1.4). Имеются описания распылительных систем так называемого «второго поколения», в которых брызги из сопел смешиваются с потоком воздуха, направленного параллельно направлению разбрызгивания. В патенте США описана установка, имеющая два сопла, расположенных навстречу друг другу. Благодаря такому расположению сопел и дополнительной подаче воздуха в центральную часть камеры достигается равномерное смешивание и нанесение распыленного раствора [18]. Для лучшего проникновения распыленного раствора внутрь полотна применяют отсос воздуха с изнаночной стороны ткани [19] или электростатическое поле, притягивающее мельчайшие капельки раствора [20].
Способы нанесения химических растворов на ткань напылением и разбрызгиванием в настоящее время находятся в стадии совершенствования для обеспечения равномерной обработки полотен по ширине. Следует отметить, что инженерные решения в этой области пока довольно сложны и требуют высокой точности изготовления рабочих органов. На практике наблюдается засорение рабочих органов материальными растворами, потери растворов при прохождении мелких частиц через ткани и за счет испарения, наложение факелов раствора, приводящее к неравномерной обработке материала.
Похожие диссертации на Разработка способа и устройства интенсификации процесса пропитки ткани
