РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПО ПРИМЕНЕНИЮ ПЛАЗМЫ ВЧЕ-РАЗРЯДА ПОНИЖЕННОГО ДАВЛЕНИЯ В ПРОМЫШЛЕННЫХ УСЛОВИЯХ ПЕРВИЧНОЙ ОБРАБОТКИ ШЕРСТИ

Разработка технологического процесса первичной обработки шерсти с применением высокочастотной плазмы пониженного давления

Типовой процесс первичной обработки шерсти представляет собой ряд технологических операций, представленных на рис. 4.1. Применение типовой технологии первичной обработки шерсти не позволяет качественно очистить сырье от нешерстяных компонентов и жиропота. Проведенный в 3-й главе сравнительный анализ характеристик шерстяных волокон контрольных и опытных образцов позволяет утверждать о том, что плазменная обработка шерстяного сырья перед промывкой способствует повышению прочности волокон и снижению в мытой шерсти массового содержания растительных, минеральных примесей и шерстного жира.

Типовая схема технологического процесса первичной обработки шерсти

Рис. 4.1. Типовая схема технологического процесса первичной обработки шерсти

Полученные результаты экспериментальных исследований, представленные в главе 3, доказывают, что модификация шерстяных волокон потоком плазмы ВЧЕ-разряда пониженного давления изменяет поверхностные свойства волокон: открытие (закрытие) чешуек кутикулы способствует увеличению (снижению) проникновения влаги внутрь шерстяного волокна. Применение плазменной обработки шерстяных волокон перед операцией промывки шерсти позволяет интенсифицировать процесс ее очистки от нешерстяных компонентов и шерстного жира. В зависимости от содержания в шерстяном сырье массовой доли нешерстяных компонентов, в частности растительных примесей, возможна плазменная модификация шерстяного сырья в процессе первичной обработки шерсти по двум вариантам.

Первый вариант плазменной модификации шерстяного сырья в гидрофильном режиме предусматривается для нормальной шерсти, содержание растительных примесей в которой не более 1 %, в том

числе репей-пилки не более 0,005%. технологического процесса первичной включающая обработку сырья потоком пониженного давления, представлена на рис. 4.2. Внедрение в

Рациональная схема обработки шерсти, плазмы ВЧЕ-разряда

традиционную схему технологического процесса первичной обработки шерсти плазменной модификации волокон в гидрофильном режиме (Р=26,6 Па, Gat=0,04 г/с, t = 5 мин, f=13,56 МГц, для мериносовой шерсти Wp =1,8 кВт, полутонкой - Wp =1,7 кВт и полугрубой - Wp =1,5 кВт, плазмообразующий газ - аргон) способствует раскрытию чешуек волокна, в результате чего происходит более легкое вымывание загрязнений с поверхности волокна, а значит, интенсифицируется процесс первичной обработки шерсти [164].

В результате применения технологического цикла с модификацией волокон в гидрофильном режиме существенно повышается показатель белизны, и, как следствие, расширяются возможности применения цветовой палитры красителей в процессе крашения ровницы и шерстяных текстильных материалов. Внедрение плазменной технологии в процесс первичной обработки шерсти способствует сокращению продолжительности этапа промывки на 11,9%.

Блок - схема технологического процесса первичной обработки шерсти с применением плазменной обработки в гидрофильном режиме

Рис. 4.2. Блок - схема технологического процесса первичной обработки шерсти с применением плазменной обработки в гидрофильном режиме

Второй вариант предусматривает плазменную модификацию в два этапа: на первом этапе предполагается плазменная модификация шерстяного сырья в гидрофильном режиме после процесса разрыхления для подготовки его к промывке; на втором - то же самое после сушки с целью подготовки ее к процессу карбонизации. Данный вариант предназначен для репейной шерсти с содержанием массовой доли растительных примесей свыше 3% или репей-пилки свыше 0,01%. Рациональная схема технологического процесса первичной обработки шерсти по второму варианту представлена на рис. 4.3. Модификация шерстяного сырья на первом этапе в гидрофильном режиме способствует лучшему вымыванию нешерстяных компонентов в процессе промывки шерсти. Модификация шерстяного сырья на втором этапе приводит к закрытию чешуек кутикулы и нанесению ультратонкого углеродсодержащего слоя на поверхность волокна, обладающего гидрофобными свойствами [165]. Кроме того, как указано в главе 3, повышение прочностных характеристик модифицированных шерстяных волокон позволит без ущерба для данной качественной характеристики репейной шерсти осуществлять процесс карбонизации.

Блок - схема технологического процесса первичной обработки шерсти с применением плазменной обработки

Рис. 4.3. Блок - схема технологического процесса первичной обработки шерсти с применением плазменной обработки

Необходимо отметить, что на основе экспериментальных данных, представленных в предыдущей главе, установлено, что модификация шерстяного сырья в гидрофобном режиме приводит к снижению показателя белизны волокон. Поскольку плазменная обработка в гидрофильном режиме значительно повышает белизну модифицированных волокон относительно образцов, обработанных в гидрофобном режиме, можно утверждать, что незначительное снижение показателя белизны волокон, обработанных плазмой высокочастотного разряда пониженного давления на втором этапе не окажет существенного влияния на ухудшение данной характеристики волокон.

Для выпуска опытной партии учеными Казанского национального исследовательского технологического университета разработана опытно-промышленная ВЧ-плазменная установка, позволяющая проводить модификацию шерстяных волокон на различных стадиях первичной обработки шерсти (рис. 4.3). Единовременная загрузка шерсти в вакуумную камеру составляет 300 кг. Производительность установки составляет две загрузки (цикла) в час. В смену на одной установке можно обработать до 5 тонн шерсти.

Фотография опытно-промышленной ВЧ-плазменной установки для обработки шерстяных волокон (вакуумная камера находится в рабочем состоянии)

Рис. 4.4. Фотография опытно-промышленной ВЧ-плазменной установки для обработки шерстяных волокон (вакуумная камера находится в рабочем состоянии)

Вакуумная камера расположена горизонтально, имеет полнопрофильную торцевую откатную крышку для загрузки шерсти и обслуживания установки. Медные высокочастотные электроды охлаждаются водой. С помощью насосов АВР 50, АВЗ - 63Д и НВД создается разряжение в камере.

Для модификации шерстяного сырья используется высокочастотный генератор, предназначенный для получения низкотемпературной плазмы.

Техническая характеристика генератора:

Напряжение питающей сети, В

Частота питающей сети, Гц

Число фаз питающей сети

Мощность, потребляемая от сети, кВт, не более

Мощность колебательная, кВт

Частота рабочая, МГц 13,56±10%

Коэффициент полезного действия генератора %, не менее

Отклонение стабилизированного анодного напряжения при регулировании в пределах 6-9,5 кВ при изменении напряжения питающей сети ±5%, не более

Напряжение анодное, стабилизированное, кВ

Ток анодный при анодном напряжении 9,5 кВ А, не более

Ток сеточный, А, в пределах

Расход охлаждающей воды, л/ч, не менее

Масса, кг, не более

Двери с лицевой и боковой стороны шкафа служат для обслуживания аппаратуры, которая размещена внутри нагревательного блока. Для обеспечения безопасности обслуживания двери генераторного блока снабжены электромеханической блокировкой. На пульте управления размещены: сигнальные лампы, кнопки управления, измерительные приборы, блок стабилизации и потенциометр регулирования анодного сеточного напряжений.

В генераторном блоке для дистанционного управления предусмотрен специальный клемник. К нему подключаются дублирующие измерительные приборы и коммутационная аппаратура, которые расположены на выносном пульте управления. В левой части генераторного блока расположены: высоковольтный выпрямитель, анодный трансформатор и контактор. Генератор установлен в отдельном шкафу. В нем размещаются все высокочастотные цепи генератора: регулятор мощности, батарея конденсаторов анодного контура, генераторная лампа, анодный и сеточный дроссели, колебательный контур и регулятор обратной связи, доступ к которым осуществляется через боковую дверь.

Система питания установки рабочим газом состоит: баллон со сжатым газом (Р = 150 МПа, V = 4 м3), редуктор для понижения давления ДКП-1-65 (точность измерения 1 кгс/см2), образцовый манометр (точность измерения 6 кгс/см2), ротаметр типа РМ-3/43 для определения расхода газа (чувствительность 0,0063 г/с), игольчатый натекатель для регулирования расхода, устройство для получения смеси газов. Использование буферной емкости обеспечивает стабильность подачи газа [123].

Плазменную обработку образцов проводили следующим образом: образцы помещали в рабочую камеру через торцевую дверцу рабочей камеры, производили предварительную откачку вакуумной камеры, осуществляли напуск плазмообразующего газа в разрядную камеру, устанавливали заданное давление регулировкой вентиля, который соединяет вакуумную камеру с механическими насосами, включали высокочастотный генератор.

Нагрев рабочего газа до плазменного состояния происходил от электродов под действием электромагнитного поля. Режим плазменной обработки регулировался путем изменения мощности ВЧЕ-разряда, расхода плазмообразующего газа, давления в разрядной камере. Внедрение плазменной установки в технологический цикл первичной обработки шерсти позволит регулировать характеристики шерстяных волокон в зависимости от заказа потребителей, а также оптимизировать этапы промывки и сушки [166].

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >