книги из ГПНТБ / Бельцов, В. М. Технологическое оборудование отделочных фабрик текстильной промышленности учебник

170 О Б О РУ Д ОВ А НИ Е Д Л Я О Б Е З В О Ж И В А Н И Я И СУШКИ

используются для быстрого нагревания ткани при крашении или обезвоздушивании, для просушки аппретированных или напеча­ танных тканей и в термозрельниках для создания высокой темпе­ ратуры. Применяются излучатели электрические или газовые, темные или светлые. К темным относятся керамиковые или металли­ ческие трубки, обогреваемые изнутри соответственно электрической спиралью или газом, к светлым — лампы накаливания с повы­ шенным коэффициентом теплоотдачи.

Сушка токами высокой частоты основана на возбуждении теп­ ловой энергии во влажном диэлектрике, помещенном в высокочастот­ ном электромагнитном переменном поле. Волокнистый материал является диэлектриком в сухом состоянии, а во влажном его ди­ электрические свойства снижаются, и чем выше коэффициент сни­ жения диэлектрических свойств, тем интенсивнее происходит нагрев. Таким образом нагревание материала происходит пропорционально его влажности, что исключает миграцию воды и красителя и способ­ ствует ровноте высушивания. Такой способ сушки благоприятен для толстослойных материалов, например бобин или тяжелых тка­ ней. Пока этот способ сушки не получил широкого распространения в текстильной промышленности.

Сушка в псевдоожиженном или сыпучем слое основана на высу­ шивании текстильных материалов в среде (слое) сыпучих, нагретых и непрерывно перемещающихся твердых частиц, напоминающих кипящую жидкость. Такой процесс сушки позволяет значительно увеличить поверхность контакта ткани с сушильным агентом. В ка­ честве твердых частиц используются стеклянные гранулы (шарики) или зерна кварцевого песка 0,1—3 мм, которые насыпаются в ванну. Через образовавшийся слой пропускается поток горячего воздуха, частицы приходят в движение (кипение), нагреваются и через этот слой, как через жидкость, можно пропускать ткани, трикотажные полотна, нити, пряжу или нетканные ткани и др. Такой метод сушки при температуре 140— 150° С особенно пригоден для обработки тя­ желых тканей.

Сушка в вакууме основана на общеизвестных принципах конвек­ тивной сушки. Ее особенностью является высушивание ткани, про­ пускаемой через котел, в котором, поддерживается давление тепло­ носителя, не превышающее 600—700 мм рт. ст., что позволяет про­ изводить непрерывную сушку тканей при температуре не более 40—60° С. Герметизация котла осуществляется отжимными валами (роликами). Сушка при низкой температуре благоприятно влияет на свойства волокнистого материала, сохраняет его объемность, туше и другие свойства.

Г ЛАВ А V

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ КРАШЕНИЯ

ТЕКСТИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Текстильные волокнистые материалы могут окрашиваться как в виде непряденого волокна, так и в виде полуфабрикатов или изде­ лий, например чесаной ленты, ровницы, пряжи, ткани, трикотаж­ ных полотен и штучных изделий. Крашение осуществляется на аппа­ ратах или машинах периодического и непрерывного действия. При непрерывных способах крашения достигается более высокая ровнота окраски. Однако аппараты периодического действия нахо­ дят широкое применение, так как они позволяют окрашивать не­ большие партии материалов и выпускать продукцию в разнообраз­ ных цветах и оттенках. Современное красильное оборудование изго­ товляется из нержавеющей стали с применением других коррозионно­ устойчивых материалов, что дает возможность осуществлять про­ цессы крашения красителями всех классов, а также в большинстве случаев проводить процессы отварки и беления. Значительное вни­ мание в современном красильном оборудовании уделяется механи­ зации трудоемких и автоматизации технологических процессов крашения, на которые оказывают влияние многие факторы: концен­ трация рабочих растворов, температура, значение pH, сродство красителя к волокну, модуль ванны или степень отжима, продол­ жительность обработки, скорость уноса раствора при непрерывных процессах крашения и др. Изучение и выбор оптимальных значений факторов крашения позволяет число их переменных значений свести к минимуму и путем автоматического регулирования одним или двумя факторами, например температурой и продолжитель­ ностью обработки, управлять всем процессом вплоть до его про­ граммирования. Характерной особенностью многих современных красильных аппаратов является их универсальность, которая опре­ деляется как возможностью обработки волокнистых материалов любой природы, так и обработки различных видов полуфабрикатов и изделий.

§ 2. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ КРАШЕНИЯ ВОЛОКНА

Крашение волокна получило распространение и успешно при­ меняется для получения высококачественных меланжевых материа­ лов. Достоинством такого способа крашения является возможность получения больших партий изделий одинакового оттенка, что трудно достигается при крашении готовых изделий (тканей, нитей). К недостаткам крашения волокна следует отнести одновременное

172 О Б О Р У Д ОВ А Н ИЕ Д Л Я К Р А Ш Е Н И Я Т Е К С Т И Л Ь Н Ы Х МАТЕРИАЛОВ

окрашивание загрязнений и коротких волокон, что вызывает повы­ шенный расход красителей и химических материалов, а также неко­ торое снижение прядильных свойств у окрашенных волокон. Кроме того, окрашенные волокна загрязняют прядильное оборудование. Для крашения волокна периодическим способом распространение получили аппараты паковочной системы с двусторонней циркуляцией рабочего раствора в радиальном или вертикальном направлении.

В качестве насосов для создания циркуляции находят применение лопастные-центробежные или осевые насосы пропеллерного типа. Напомним, что в центробежных насосах давление создается силой, действующей на жидкость при вращении лопастных колес. В на­ сосах пропеллерного типа перемещение жидкости осуществляется устройством типа гребенного винта. Центробежные насосы требуют усложнения системы циркуляции, если необходимо изменять ее направление (установка четырехходовых кранов, вентилей, комму­ никаций), тогда как у пропеллерных насосов направление цирку­ ляции изменяется при помощи реверсивного двигателя, т. е. путем вращения пропеллера в разные стороны, при этом установка допол­ нительных устройств отпадает и система циркуляции упрощается. Но пропеллерные насосы имеют недостаточно высокую мощность и, кроме того, в аппаратах высокотемпературного крашения могут вызвать кавитацию вследствие образования вакуума во всасыва­ ющей линии; при этом происходят закипание раствора и образова­ ние пара, который ухудшает работу насоса или прекращает ее из-за разрыва потока жидкости. От такого явления не застрахованы и центробежные насосы. Поэтому крашение при высоких температу­ рах следует проводить при избыточном статическом давлении в си­ стеме циркуляции. Его можно создать нагреванием раствора свыше 100° С в герметически закрытом аппарате или при помощи сжатого воздуха, вводимого в аппарат (способ Стеверлинга), или созданием гидравлического давления в циркуляционной системе дополнитель­ ным насосом.

Во всех случаях высокотемпературного крашения давление, которое необходимо сохранять в течение всего периода крашения, должно быть несколько выше того давления, которому соответствует температура кипения жидкости. В этом отношении давление, созда­ ваемое сжатым воздухом или гидравликой, достаточно надежно. В аппаратах высокотемпературного крашения применение насосов пропеллерного типа нецелесообразно и рекомендуются либо центро­ бежные насосы, либо многолопастные осевые насосы реверсивного действия, известные под названием турбонасосы. Для крашения волокна без давления на предприятиях применяются отечественные аппараты старых конструкций паковочной системы КЦВ-120 и КВ-240-Ш, а также аппараты фирм «Обермайер», «Линдер», «Текстима» (ВФА-200) и др.

Красильный центрифугальный аппарат в последнее время не­ сколько модернизирован; изготовляется из нержавеющей стали,

КВЦ-120-НЖ-1- Он предназначен для крашения и промывки с по­ следующим отжимом шерстяных и искусственных волокон. В состав его входят собственно красильный аппарат КА-120-НЖ-1, три кор­ зины К-120-НЖ-1 для волокна и центрифуга ЦФ-120-НД-1. На рис. 95 показана принципиальная схема циркуляции раствора. Красильный аппарат состоит из цилиндрического бака 1 с запира­ ющейся крышкой. На дне бака закреплена опора с посадочным конусом для корзины 2. В корзину вручную или транспортирующим

и обратно регулируются с помощью реле времени. Частичная меха­ низация выгрузки может быть достигнута установкой в. корзину

паратов большое внимание уделяется механизации загрузки и выгрузки волокна в корзины. С учетом этих требований Иванов­ ским СКВ КОО сконструирована, а заводом Ивтекмаш с 1968 г. серийно выпускается установка УКВ для крашения волокна без давления.

Установка УКВ-140 предназначена для крашения волокон хлопка, шерсти и вискозного штапеля при температуре до 100° С с после­ дующей промывкой и отжимом. Она создана взамен аппаратов КЦВ-120 и КВ-240-Ш и по своей конструкции аналогична центри-

174 О Б О РУ Д ОВ А НИ Е Д Л Я К Р А Ш ЕН ИЯ Т Е К С Т И Л Ь Н Ы Х МАТЕРИАЛОВ

фугальному аппарату, превосходя его по мощности более чем в два раза. На установке могут осуществляться механизированная за­ грузка волокна в корзину аппарата на набивочной машине НВ-140, крашение, промывка и другие виды мокрой обработки волокна в аппарате КА-140 и обезвоживание на центрифуге Ц-140. Крашение осуществляется при двусторонней радиальной циркуляции раствора с помощью насоса пропеллерного типа, причем смена направления циркуляции управляется автоматически. Плотная и равномерная

ляющих 4. Движение штанге сообщают вращающиеся фрикционные диски 6 с укрепленными на них кожаными секторами 5. В момент соприкосновения кожаных секторов со штангой они приподнимают ее всегда на одинаковую высоту независимо от уровня трамбовки, закрепленной внизу штанги. После прохождения кожаных секторов штанга падает вниз и под тяжестью трамбовки (31 кг) волокно 2 уплотняется. Волокно поступает в корзину с лотка 8, на который может подаваться питателем или пневмотранспортом, а для лучшего уплотнения его опрыскивают водой. В корзину вмещается 220 кг хлопка, около 240 кг шерсти и 275 кг вискозного штапеля. Механи­ зация выгрузки волокна осуществляется с помощью съемного лож­ ного дна — поддона, укладываемого на дно корзины, из которой он вместе с волокном вынимается тельфером при помощи цепей.

На рис. 97 показана схема циркуляции раствора в аппарате КА-140. Заполнение резервного бака водой происходит через вен­ тиль 4 при закрытых вентилях б и 5. Разогрев раствора осуществ­ ляется острым паром при открытом вентиле 1, перекачивание рабо­ чего раствора в красильный бак — при открытом вентиле 5 и за­ крытых вентилях 4 и б, а также при открытом вентиле 12 воздухоот­ водной трубы. Пар или холодная вода поступает в теплообменник

через вентили 2 и 3, снабженные электромагнитными клапанами (ЭЛ’). При этом паровую и конденсационную линии автоматически пере­ крывают электромагнитные вентили 2 и 11, а сливом холодной воды управляет клапан 10. Промывку окрашенного волокна осуществляют водой, поступающей через вентиль 6 при открытом вентиле 13 пере­ ливной трубы. Спуск отработанных растворов из красильного и ре­ зервного баков проходит через вентили 14 и 7, подача растворов из подпиточных бачков — через вентили 8 и 9. Крашение проводится при модуле ванны 10— 12. На аппарате предусмотрены автоматиче-

ское программное регулирование и контроль температуры, давления в красильном баке и циркуляционной системе, но уровень автома­ тизации и качество используемых средств еще невысок и не пол­ ностью отвечает предъявляемым требованиям.

Окрашенное и промытое волокно в корзине переносится тель­ фером в центрифугу, которая обеспечивает обезвоживание до влаж­ ности 60—100% в зависимости от вида волокна. Ее ротор закреплен на вертикальном валу, что отвечает безопасным условиям работы. Однако волокно после отжима в центрифуге сильно спрессовано; выгружать и разрыхлять его вручную довольно трудно. Эта опера­ ция также требует механизации.

Аппараты для крашения волокон при температуре до 100° С малопригодны для крашения гидрофобных синтетических волокон, требующих интенсификации процесса, например повышения тем­ пературы до 120— 140°С и более.

Известны химические способы интенсификации при температурах ниже 100° С в присутствии органических веществ, вызывающих набухание волокна, или органических растворителей, изменяющих в красильной ванне природу частиц красящего вещества, или путем применения так называемых коацерватных систем, которые также

176 О Б О Р У Д ОВ А Н ИЕ Д Л Я К Р А Ш ЕН ИЯ Т Е К С Т И Л Ь Н Ы Х МАТЕРИАЛОВ

требуют применения органических растворите­ лей. Однако пока наибольшее распространение получили способы высокотемпературного краше­ ния с применением избыточного статического дав­ ления, что более экономично. Современные ап­ параты для высокотемпературного крашения яв­ ляются универсальными, пригодными для кра­ шения как волокна, так и чесаной ленты и пряжи

(см. § 5).

В настоящее время для крашения волокна находит применение в основном оборудование периодического действия, но все больше появ­ ляется потребность в красильном оборудовании для непрерывных способов крашения.

Впоследние годы рядом зарубежных фирм созданы агрегаты для непрерывного крашения волокна и чесаной ленты при температурах до 100° С и выше, которые позволяют в 1,5—2 раза повысить производительность труда и улучшить качество продукции.

Вагрегатах прежних конструкций ХК-ПОили фирмы «Вильямс» (США) волокно в виде разрых­ ленного слоя определенной толщины и ширины, называемого «холстом», зажимается между двумя бесконечными сетчатыми (перфорированными) транспортерами, которые направляются через красильные и промывные ванны с помощью отжимных валов и направляющих роликов. Кра­ шение и промывка в этих агрегатах интенсифи­ цируются за счет нагревания растворов до 100° С, прососа или действия спрысков. В современных агрегатах для интенсификации процессов кра­ шения успешно используется запаривание окра­ шенного волокна острым насыщенным паром.

Агрегат для непрерывного крашения волокна фирмы «Флейснер» (ФРГ) осуществляет процесс крашения по плюсовочно-запарному способу и, следовательно, пригоден для крашения кубовыми, сернистыми и прямыми красителями. Упрощен­ ная схема агрегата представлена на рис. 98. Сухое волокно, -поступившее в ящичный пита­ тель 1, ровным слоем подается на рыхлитель 2. Образовавшийся холст транспортируется к плю­ совке 3, на которой пропитывается красильным раствором, поступающим из спрысков. Отжатый от избытка раствора холст пластинчатым тран­ спортером подается в запарную камеру 4 кон-

178 О Б О Р У Д ОВ А Н ИЕ Для К Р А Ш Е Н И Я Т Е К С Т И Л Ь Н Ы Х М АТЕ РИ АЛ ОВ

Для непрерывного крашения гидрофобных волокон при темпе­ ратуре свыше 100° С многие зарубежные фирмы освоили выпуск агрегатов-линий различных конструкций для плюсовочно-запарного или термозольного крашения волокна, жгута или чесаной ленты. Известную трудность составляет сложность конструкций затворов (уплотнений) для пропуска текстильного материала в высокотем­ пературную запарную камеру. Аналогичные затворы для пропуска полотен ткани рассмотрены выше (см. рис. 57). Значительно проще по устройству запарные камеры циклического (периодического) действия, с помощью которых при достаточном количестве камер можно построить полунепрерывный процесс «Пэд-ролл» (см. рис. 62). Высокотемпературные агрегаты непрерывного крашения приме­ няются в основном для обработки синтетических волокон, но с успе­ хом могут использоваться и для крашения натуральных волокон, т. е. они по существу являются универсальными.

§ 3. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ КРАШЕНИЯ ЧЕСАНОЙ ЛЕНТЫ И ЖГУТА

Крашение чесаной ленты по сравнению с крашением непряде­ ного волокна имеет следующие преимущества. Значительная часть загрязнений и коротких волокон удалена, причем полученные не­ окрашенные очесы, в особенности в шерстяном производстве, исполь­ зовать удобнее, чем окрашенные; снижение прядильных свойств волокон, окрашенных в ленте, не играет уже существенной роли, ибо наиболее трудоемкий .технологический процесс прядения уже завершен. Окрашенные ленты не только не затрудняют меланжирования, но, наоборот, обеспечивают получение изделий более разно­ образных оттенков. Чесаную ленту можно подвергнуть частичному окрашиванию (печатанию), что при меланжировании позволяет получать еще более сложные расцветки (способ Вигуре).

Оборудование периодического действия для крашения гребенной чесаной ленты в клубках и навоях выпускается паковочной, насадоч­ ной и смешанной систем. В аппаратах паковочной системы клубки (куличи) ленты помещаются в цилиндры, через которые циркулирует красильный раствор, как это показано на рис. 99, а, б. В этих слу­ чаях красильный раствор пронизывает значительный слой волокни­ стого материала, встречая с его стороны повышенное сопротивление, требующее увеличения мощности циркуляционного насоса. В аппа­ ратах насадочных систем чесаную ленту красят в клубках или на­ воях. Клубки в количестве 3—4 шт. насаживаются один на другой на перфорированные стержни, прессуются и закрепляются крышкой (рис. 99, в). В аппаратах паковочно-насадочной (смешанной) си­ стемы клубки насаживаются на стержни и вставляются в цилиндры (рис. 99, г), что способствует сохранностинаружной поверхности паковки. Аппараты для крашения клубков чесаной ленты обычно имеют прямоугольную форму. В каждый аппарат вставляется не­ сколько цилиндров или стержневых насадок; циркуляция осу-