Способ и устройство для отделки хлопчатобумажных тканей различной плотности воздействием импульсных электрических разрядов

Изобретение относится к отделке текстильных материалов, преимущественно хлопчатобумажных тканей различной плотности, а именно к способам обработки водного раствора для их промывки. Устройство для отделки текстильных материалов воздействием импульсных электрических разрядов состоит из источника высоковольтных импульсов напряжения и промывной ванны с электродами. Промывная ванна изготовлена из полиэтилена и выполнена цилиндрической формы. Электроды выполнены из пищевой нержавеющей стали и расположены в виде острие-острие. Импульсные электрические разряды подают на ткань с амплитудой напряжения до 50 кВ, с фронтом t_ф=0,1 мкс и длительностью импульса t_и=0,8 мкс. Изобретение позволяет интенсифицировать процесс массоотдачи и массопроводности за счет высокой турбулентности движения и интенсивного перемешивания жидкости в промывной ванне под действием кавитации и ударных волн, инициируемых разрядом. 2 н.п. ф-лы, 3 пр., 4 табл., 2 ил.

 

Изобретение относится к отделке текстильных материалов, преимущественно хлопчатобумажных тканей различной плотности, а именно к способам обработки водного раствора для их промывки.

Устройство для отделки текстильных материалов воздействием J импульсных электрических разрядов состоит из промывной ванны, шарового разрядника, формирующей линии, передающей линии, коммутатора и делителя напряжения. Промывная ванна изготовлена из полиэтилена, а высоковольтный и заземленный электроды выполнены в виде острие-острие и изготовлены из пищевой нержавеющей стали.

Такое устройство позволяет достигнуть технического результата изобретения: за счет высокой турбулентности движения и интенсивного перемешивания жидкости в промывной камере под действием кавитации и ударных волн, инициируемых разрядом, интенсифицировать процесс промывки легких хлопчатобумажных тканей от гидроксида натрия после их мерсеризации, т.е. повысить скорость массоотдачи и массопроводности.

Изобретение позволяет интенсифицировать процесс массоотдачи и массопроводности.

Известен способ обработки водного раствора для промывки тканей, преимущественно хлопчатобумажных, с поверхностной плотностью до 150 г/м², путем нагрева водного раствора и воздействия на него магнитным полем в течение всего процесса промывки.

Недостатком данного способа является то, что воздействие магнитного поля на водный раствор осуществляется после его нагрева, что снижает эффективность промывки. Данный способ применим для тканей малой поверхностной плотности, поскольку омагничивание водного раствора осуществляется кратковременно. Кроме того, омагниченный раствор используется в течение всего процесса промывки, а его активность со временем снижается, что в целом ограничивает эффективность процесса (Классен В.И. Омагничивание водных систем. М.: Химия, 1982 г., стр. 248; Патент РФ № 2311504).

Известно также изобретение, которое относится к текстильной промышленности и касается технологии отделочного производства шерстяных тканей, жидкостная обработка которых осуществляется в жгуте, и позволяет снизить общую продолжительность процесса жидкостной обработки широкого ассортимента шерстяных тканей при сохранении высокого качества обработки. Это достигается тем, что при жидкостной обработке шерстяных тканей, включающей предварительную пропитку, валку, смывку и промывку на жгутовых машинах путем выполнения стадий размыл, малая вода, средняя вода, большая вода, промывку на стадии средняя вода осуществляют путем дополнительного воздействия ультразвуковых (УЗ) колебаний на промывной раствор, в котором свободно перемещают жгуты обрабатываемой ткани. Колебания ультразвукового диапазона частот вызывают кавитацию в промывном растворе и способствуют разрушению диффузионного пограничного слоя и, следовательно, ускорению массообменного процесса промывки.

Недостатком способа является скачкообразное повышение температуры промывного раствора под действием УЗ, что оказывает влияние на прочность обрабатываемых тканей (Патент на полезную модель: RU № 95676 U1).

Задача, положенная в основу заявляемого изобретения, заключается в расширении ассортимента обрабатываемых текстильных материалов до поверхностной плотности 760 г/м², преимущественно тонкосуконных шерстяных тканей, при обеспечении высокой эффективности процесса промывки.

Для инициирования электрического разряда в водных промывных растворах, обладающих достаточно высокой проводимостью, используется импульс высокого напряжения с коротким фронтом и ограниченной длительностью: импульс напряжения амплитудой до 50 кВ с фронтом t_ф=0,1 мкс и длительностью импульса t_и=0,8 мкс.

Обработку проводят импульсами напряжения от источника импульсов в промывной ванне (2) цилиндрической формы объемом 0,5 л, изготовленную из полиэтилена низкого давления с крышкой (6) (фиг. 1). В крышку и дно ванны встроены электроды (1, 3) типа острие-острие. Исследуемый образец ткани (4) размещается вокруг электродов в ванне, заполненной водой (5). При проведении опытов варьируются величины межэлектродного промежутка, амплитуда импульса напряжения, частота разрядов, их количество, а также время обработки. Расстояние от образца ткани до канала разряда, формирующего кавитацию и пульсирующую ударную волну, было неизменным.

Проведены исследования промывки исследуемой хлопчатобумажной ткани от щелочи без воздействия электрических разрядов, инициируемых импульсным электрическим полем в промывном растворе и с их воздействием. На фиг. 2 приведены кинетические кривые промывки исследуемой хлопчатобумажной ткани от щелочи без воздействия электрических разрядов, инициируемых импульсным электрическим полем в промывном растворе и с их воздействием.

Анализ кинетических кривых, представленных на фиг. 2, показывает, что сокращение времени достижения допустимой по ГОСТ концентрации щелочи в ткани составляет более 33%.

Воздействие электрического разряда вызывает интенсификацию процесса промывки и это находит отражение в значениях кинетических коэффициентов, отражающих количественную оценку интенсификации. Значения кинетических коэффициентов массоотдачи и массопроводности найдены при обработке кривых кинетики промывки. На кривых кинетики промывки без интенсификации и с интенсификацией электрическими разрядами наблюдаются два периода процесса. Из линейного участка кривых кинетики, на котором процесс контролируется внешней диффузией и, следовательно, подчиняется уравнению массоотдачи (критическое массосодержание принято равным 0,8838 и 0,0838 кг/кг сухого материала), найдены приведенные в таблице истинные коэффициенты: массоотдачи β_с, м/с).

Пример 1. Промывка хлопчатобумажной ткани после мерсеризации без интенсификации и с воздействием разрядов.

Показано, что воздействие импульсных электрических разрядов увеличивает коэффициент массоотдачи в 1,85 раза (таблица 1).

Пример 2. Влияние импульсных электрических разрядов на коэффициенты массопроводности (диффузии) k, м²/с) при промывке хлопчатобумажной ткани после мерсеризации в концентрационных зонах увеличивает коэффициент Вио более чем в 6 раз (таблица 2).

Пример 3. Значения коэффициентов массопроводности для хлопчатобумажной ткани при промывке без воздействия импульсных электрических разрядов (ИЭР) изменяются также как с применением импульсных разрядов, но без разрядов коэффициент Вио меньше на 13% (таблица 3).

В таблице 4 приведены результаты сравнения коэффициентов массопроводности при промывке исследованного материала без интенсификации и с интенсификацией под воздействием импульсных электрических разрядов (ИЭР).

Как видно из таблицы 4 при промывке тканей с интенсификатором ИЭР коэффициент массопроводности в концентрационных зонах больше примерно в 1,5 раза.

Возрастание всех кинетических коэффициентов указывает, что электрические разряды интенсифицируют не только внешний, но и внутренний массоперенос. Кавитация, возникающие акустические течения, акустическое давление и другие эффекты вызывают интенсивные турбулентные потоки как во всей массе жидкости, так и вблизи границы раздела фаз, что приводит к существенному уменьшению толщины диффузионного пограничного слоя.

Таким образом, показано, что электрические разряды в жидкости интенсифицируют процесс промывки хлопчатобумажных тканей различной плотности от гидроксида натрия после их мерсеризации.

1. Способ промывки хлопчатобумажных тканей различной плотности от гидроксида натрия после их мерсеризации, включающий размещение ткани в промывной ванне с водой с погруженными в нее электродами, и воздействие импульсными электрическими разрядами на ткань, отличающийся тем, что импульсные электрические разряды подают с амплитудой напряжения до 50 кВ, фронтом t_ф=0,1 мкс, длительностью импульса t_и=0,8 мкс.

2. Устройство для осуществления способа промывки хлопчатобумажных тканей различной плотности от гидроксида натрия после их мерсеризации по п. 1, состоящее из источника высоковольтных импульсов напряжения, промывной ванны с электродами, отличающееся тем, промывная ванна, изготовленная из полиэтилена, выполнена цилиндрической формы, электроды выполнены из пищевой нержавеющей стали и расположены в виде острие-острие, с возможностью осуществления интенсификации процесса промывки хлопчатобумажных тканей различной плотности, расположенных вокруг электродов, за счет высокой турбулентности движения и интенсивного перемешивания жидкости в промывной ванне под действием кавитации и ударных волн, инициируемых разрядом в жидкости, амплитудой напряжения до 50 кВ с фронтом t_ф=0,1 мкс и длительностью импульса t_и=0,8 мкс.