способ обработки шерсти

Формула изобретения

Способ обработки шерсти, включающий очистку волокна в жидкой среде, отличающийся тем, что после процесса сушки волокно мытой шерсти подвергают воздействию низкотемпературной плазмы высокочастотного емкостного разряда в вакуумной камере в течение 180-300 с при рабочем давлении в камере 13,0-30,0 Па, расходе плазмообразующего газа аргона 0,03-0,05 г/с, плотности ионного тока 0,2-0,7 А/м ².

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к текстильной промышленности и может быть использовано при обработке шерсти.

Известен способ сушки волокнистых материалов и установка для его осуществления (авт.св. № 840632, М.Кл³ F26B 5/04, F26B 13/02, авторы А.Р.Насидзе, Т.А.Насидзе, Е.К.Черкасова и А.И.Жужунашвили, Грузинский НИИ текстильной промышленности).

Известен способ обработки шерсти, включающий очистку волокон в жидкой среде с одновременным воздействием ультразвуковых колебаний (Фаерман В.Т. Применение ультразвука для обработки текстильных материалов. М., 1969, с.49-50).

Недостатком является низкое качество обрабатываемых волокон шерсти.

Прототипом является способ обработки шерсти при подготовке ее к прядению (авт.св. № 996532, М.Кл³ D01В 3/00, авторы Н.М.Аджинашвили и С.А.Казаков, Грузинский НИИ текстильной промышленности).

Недостатком является низкое качество обрабатываемых волокон шерсти.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение качества волокон шерсти за счет комплексного улучшения физико-механических свойств, увеличения смачиваемости, уменьшения свойлачиваемости и усадки при мокрых обработках.

Поставленная задача осуществляется тем, что способ обработки шерсти включает очистку волокна в жидкой среде согласно изобретению, после процесса сушки волокно мытой шерсти подвергают воздействию низкотемпературной плазмой высокочастотного емкостного разряда в вакуумной камере в течение 180-300 с, при рабочем давлении в камере 13,0-30,0 Па, расходе плазмообразующего газа аргона 0,03-0,05 г/с, плотности ионного тока 0,2-0,7 А/м² .

Волокно мытой шерсти, введенное в плазму высокочастотного емкостного разряда, относительно плазмы приобретает отрицательный заряд. С противоположных сторон пластины поочередно создается слой положительного заряда. В каждый момент времени заряды разных сторон пластины отличаются друг от друга. И поскольку обрабатываемый материал - волокно шерсти относится к диэлектрикам, то систему «слой положительного заряда - волокно шерсти - слой положительного заряда» можно рассматривать как конденсатор. Следовательно, внутри волокна шерсти существует электрическое поле, его напряженность достаточна для пробоя газа, находящегося в микропорах.

Наибольший вклад в модификацию текстильных материалов из шерстяных и полиэфирных волокон вносят; кинетический удар ионов, ускоренных до энергии 30-100 эВ в слое положительных зарядов, возникающем в окрестности обрабатываемого образца; рекомбинация ионов и электронов на поверхности материала; термическое воздействие.

При взаимодействии потока плазмы ВЧЕ разряда пониженного давления с капиллярно-пористыми и волокнистыми материалами внутри в порах зажигается несамостоятельный разряд. Ионы, порождаемые этим разрядом, рекомбинируют на стенках микропор с выделением энергии рекомбинации, что приводит к модификации внутренней поверхности микропор. Это означает, что при обработке капиллярно-пористых тел и волокнистых материалов в низкотемпературной плазме высокочастотного емкостного разряда пониженного давления, в отличие от других видов газовых разрядов, возможно проведение объемной обработки.

Плазменная обработка способствует увеличению микрорельефа и уменьшению степени рельефности волокна шерсти, что приводит к росту силы сцепления волокон и увеличению разрывной нагрузки шерстяной ленты от 1,2 до 2,8 раза, при этом снижается обрывность в прядении в 2-3 раза. Модификация поверхности волокна шерсти под действием низкотемпературной плазмы приводит к значительному увеличению их смачиваемости.

Способ осуществляется на высокочастотной плазменной установке. Установка (чертеж) содержит систему газоснабжения (1), вакуумную камеру (2), электроды (3), систему откачки (4), вакуумный блок (5), разрядную камеру (6), систему охлаждения (7), высокочастотный генератор (8), вакуумный трубопровод (9).

Способ осуществляется следующим образом.

Мытую, высушенную шерсть укладывают в полипропиленовые мешки и помещают в вакуумный блок между двумя параллельно расположенными электродами высокочастотного напряжения и плазмообразующего газа-аргона в течение 180 с. Производится предварительная откачка воздуха из вакуумной камеры (2) системой откачки (4). В вакуумной камере (2) создается рабочее давление 33 Па. В качестве источника питания используют высокочастотный генератор (8) с частотой 13,56 МГц, с плотностью ионного тока в оптимальном режиме 0,6 А/м² . При подаче с высокочастотного генератора (8) на электроды высокочастотного напряжения в межэлектродном промежутке под действием электромагнитного поля газ ионизируется и возникает плазма, которая и является средством обработки.

Далее для уменьшения объема, снижения стоимости перевозок и уменьшения площади складских помещений модифицированное волокно шерсти отправляют на процесс прессования.

Режим плазменной обработки регулируется путем изменения расхода плазмообразующего газа 0,03-0,05 г/с, силы тока на генераторной лампе 0,2-0,7 А/м², давление в разрядной камере 13,0-30,0 Па, времени воздействия плазмы 180-300 с. В качестве плазмообразующего газа применяется аргон.

Результаты исследований предлагаемого способа обработки шерсти и его показатели физико-механических свойств приведены в таблице. Анализ данных представленных в таблице, показывает, что способ обработки шерсти за счет воздействия низкотемпературной плазмы после процесса сушки способствует комплексному улучшению физико-механических свойств, увеличению смачиваемости, уменьшению свойлачиваемости и усадки при мокрых обработках. Наиболее оптимальным режимом для обработки шерсти является воздействие в течение 180-300 с, при давлении в разрядной камере 13,0-30,0 Па, расход плазмообразующего газа аргона 0,03-0,05 г/с. Способ обработки шерсти за границами этих значений приводит к деструкции волокна шерсти.

Таблица

Параметры плазменной обработки	Показатели физико-механических свойств
Прочность одиночного волокна, г	Смачиваемость, %	Усадка, %
После очистки и воздействия ультразвуковыми колебаниями известным способом (авт.св. № 996532)	10,1	-	-
Контрольный образец	7,8	20	3,5
Модифицированный образец в режиме: время воздействия t=180 с; давление в камере Р=13 Па; расход газа GAr=0,03 г/с; плотность тока Ji=0,7 А/м2	15,4	34	2,9
Модифицированный образец в режиме: t=180 c; P=22 Па; GAr=0,03 г/с; Ji=0,2 А/м2	15,7	37	2,8
Модифицированный образец в режиме: t=180 c; P=30 Па; GAr=0,04 г/с; Ji=0,5 А/м2	15,8	38	2,7
Модифицированный образец в режиме: t=240 c; P=13 Па; GAr=0,04 г/с; Ji=0,5 A/м2	15,6	35	2,7
Модифицированный образец в режиме: t=300 c; Р=13 Па; GAr=0,05 г/с; Ji=0,2 А/м2	15,5	36	-
Модифицированный образец в режиме: t=180 с; Р=30 Па; GAr=0,04 г/с; Ji=0,2 А/м2	15,4	34	2,8

Для оценки механических свойств волокон принят показатель разрывной нагрузки и относительного разрывного удлинения в соответствии с ГОСТ 20269-93.

Физические свойства, показатель смачиваемости определяют по ГОСТ 661.4-73. Усадку волокон определяют в соответствии с ТУ-63-11564-88.

Преимуществами данного способа по сравнению с прототипом является увеличение качества.

Использование предлагаемого изобретения приводит к повышению качества волокон шерсти за счет комплексного улучшения физико-механических свойств, увеличения смачиваемости, уменьшения свойлачиваемости и усадки при мокрых обработках.

Воздействие неравновесной низкотемпературной плазмы высокочастотного емкостного разряда на волокна шерсти после процесса сушки приводит к повышению прочности волокон в 1,2-2,8 раза, уменьшению свойлачиваемости и усадки при мокрых обработках за счет конформационных изменений, приводящих к упорядочению структуры. Плазменная обработка способствует удалению с поверхности мытой шерсти остаточного жира, почвенных примесей, щелочи используемой в процессе промывки, увеличению смачиваемости волокон в 1,5-2,0 раза, что приводит к повышению сорбционно-дифузионных характеристик.