СОВРЕМЕННЫЕ СПОСОБЫ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ШЛИХТЫ

15

СОВРЕМЕННЫЕ СПОСОБЫ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ШЛИХТЫ

методическое пособие

для студентов специальности 151031 Монтаж и техническая эксплуатация промышленного оборудования (по отраслям)

Содержание

Введение 3

1. Цели, сущность процесса шлихтования и требования к шлихте 4

2. Оборудование клееварки 5

3. Механический способ приготовления шлихты 6

4. Термомеханический способ приготовления шлихты 7

5. Акустический способ приготовления шлихты 9

6. Автоматический способ приготовления шлихты 11

Литература 15

Введение

Шлихтование основ является одним из наиболее ответственных процессов в подготовке пряжи к ткачеству. Одна шлихтовальная машина обеспечивает основами 200-400 ткацких станков и определяет уровень их производитель­ности. В процессе шлихтования могут существенно изменяться физико-меха­нические свойства основной пряжи, что сказывается на обрывности основных нитей на ткацком станке. Для снижения обрывности в ткацком производстве необходимо качественно вести процесс шлихтования.

Внедрение высокоскоростного ткацкого оборудования предъявляет повышенные требования к износоустойчивости основной пряжи при многократных механических воздействиях рабочих органов ткацких станков и машин.

Поэтому в последние годы повышению качества процесса шлихтования придается все большее значение. Особое внимание уделяется разработке новых шлихтовальных материалов, совер­шенствованию процесса приготовления шлихты и шлихтоваль­ного оборудования, а также осуществлению контроля и управ­ления технологическими процессами шлихтования с примене­нием микропроцессорной техники.

При варке шлихты все большее распространение находят ав­томатические устройства, которые должны поддерживать на за­данном уровне вязкость шлихты, а также вести контроль и за­пись всего хода процесса варки.

Данное методическое пособие рассматривает современные способы приготовления шлихты и применяемое при этом оборудование. Оно призвано оказать помощь студентам технических специальностей при изучении процесса шлихтования основной пряжи.

1. Цели, сущность процесса шлихтования и требования к шлихте

На ткацком станке основные нити подвергаются комплексу воздействий разного рода с многократными нагрузками: рас­тягивающими, изгибающими, истирающими. Выступающие на поверхности пряжи волокна обладают способностью мшиться, неглубоко зажатые волокна при взаимодействии с рабочими органами ткацкого станка могут выдергиваться и образовывать пух. В результате этого поверхность пряжи разрыхляется, снижается ее сопротивляемость истирающим и растягиваю­щим нагрузкам, что приводит к обрывности основных нитей. Одной из мер борьбы с обрывностью основных нитей в про­цессе ткачества является их шлихтование.

Целями шлихтования являются увеличение износостойко­сти основных нитей путем обработки их шлихтой для умень­шения обрывности основы в ткачестве и формирование ткацкого навоя.

Сущность процесса шлихтования заклю­чается в том, чтобы основные нити со сновальных валов при заданном натяжении пропитать раствором шлихты, удалить лишнее количество шлихты с нитей при отжиме их в отжимных валах, высушить ошлихтованные нити в сушильном аппарате до определенной влажности, разделить склеенные нити и на­вить расчетное число нитей параллельно друг другу на ткацкий навой.

Шлихтованию подвергают не все виды нитей. Шлихтуют обычно одиночные нити из всех видов волокон, иногда шлих­туют крученую пряжу. Как правило, не шлихтуется крученая хлопчатобумажная, льняная и шерстяная пряжа.

Требования к шлихте заключаются в следующем:

• шлихта должна быть достаточно клейкой и иметь определен­ную вязкость, чтобы покрывать поверхность основной пряжи и частично проникать в глубь нити;

• создавать на нитях эластичную оболочку, устойчивую к ис­тиранию, не нарушающую гибкость нити и не делающую пряжу ломкой и жесткой, а также не осыпаться с пряжи, как в про­цессе шлихтования, так и при переработке пряжи на ткацком станке;

• обладать хорошим сродством к волокну, не разрушать пряжу и не изменять окраску нитей при шлихтовании цветных основ, легко удаляться и не влиять на отделку и окраску тка­ней, не изменять своих свойств в период использования и хра­нения, не пениться в клеевой ванне;

• не портить ремизки и бердо на ткацком станке, не способ­ствовать прилипанию нитей к сушильным барабанам;

• быть достаточно дешевой.

В современных условиях шлихту приготавливают четырьмя способами: механическим, термомеханическим, акустическим и автоматическим.

2. Оборудование клееварки

Шлихту приготовляют в специальных помещениях ткацких фабрик - клееварках. Они располагаются возможно ближе к шлихтовальным машинам, так как при транспортировке по длинным трубопроводам и под действием насоса вязкость шлихты изменяется.

В состав помещений клееварки входит склад клеящих ма­териалов и помещение, где расположено оборудование для клееварения. В складе клеящих материалов хранится запас сырья на два-три дня работы.

Схема размещения оборудования в клееварке приведена на рисунке 1.

В клееварке установлено два бака 1 для варки шлихты. Число баков зависит от числа рецептов шлихты и мощности ткацкой фабрики. Число баков в клееварке должно быть не менее двух: один рабочий, другой расходный. Крахмал хранится в бункере 8. Из бункера крахмал насыпается в бадью 7, взвешивается на весах 6 и по монорельсовому пути 9 с по­мощью электротельфера подается в варочные баки 1. Для изготовления эмульсии установлен специальный бак 10. Пере­качка готовой шлихты к шлихтовальным машинам осуществ­ляется насосами 14. Для хранения и приготовления текстильно-вспомогательных веществ для шлихты в клееварке имеются небольшие мерные бачки 2 и контейнеры 5. В клееварке установлен вакуум- насос 4 и вакуум-ловушка 3. Для ведения учета расхода материалов у клеевара имеется стол 11 с весами 12 для дозирования компонентов шлихты. Мерная посуда и лабораторный инструмент хранятся в шкафу 13. В помещении рядом с клееваркой установлена ванна 16 для промывки сукон с отжимных валов и вешала 15 для их просушивания.

Приготовление шлихты в данной клееварке осуществляется с помощью программного регулятора. Регулятор обеспечивает автоматическое поддержание режима приготовления шлихты (температуры и времени) по определенной заданной программе. Регуляторы уровня шлихты на шлихтовальных машинах сблокированы с электродвигателями насосов, подающих шлихту из клеевых баков к машинам.

Рис. 1. План расположения оборудования в клееварке

3. Механический способ приготовления шлихты

При данном способе шлихта готовится в клеевых баках механическим перемешиванием всех компонентов.

Клеевые баки снабжены механиче­скими мешалками. Обычно частота вращения мешалок не пре­вышает 30 мин^-1. Баки изготавливают из нержавеющей стали вместимостью до 1000 л и более. Баки выполняются круглой и овальной формы.

Устройство варочного бака овальной формы изображено на рисунке 2. Внутри бака помещены две мешалки 4 (на рисунке по­казана одна из них) для размешивания шлихты. Они получают вращение от электродвигателя и с помощью конических шесте­рен z₁ и z₂ вращаются в противоположных направлениях. Варку осуществляют паром, подаваемым по паропроводу 5, на конце которого имеется змеевик с отверстиями. Вода подается по трубе 3. Готовая шлихта насосом 1 по трубопроводу 2 пере­качивается в распределительный (расходный) бак или непо­средственно к шлихтовальным машинам. Для спуска воды при промывке и чистке бака на дне его имеется труба 6. В баке имеется крышка, через которую в него засыпают клеящие ма­териалы и другие компоненты шлихты и осуществляют конт­роль за варкой. Внутри бака имеется датчик для определения температуры шлихты и линейка со шкалой для измерения уровня или объема шлихты. Для предупреждения ожогов клееваров и быстрого остывания шлихты наружную поверх­ность металлических баков покрывают теплоизоляционным ма­териалом (асбестом) и облицовывают керамическими плитками.

Параметры каждого процесса варки шлихты следует запи­сывать в журнал, где отмечают количество вводимых материалов, момент закладки, продолжительность варки и общий объем шлихты. Данный журнал одновременно необходим для контроля расхода клеящих материалов.

Рис. 2. Бак для варки шлихты

4. Термомеханический способ приготовления шлихты

При термомеханическом способе шлихта приготавливается в герметичном аппарате – автоклаве. На рисунке 3 представлена схема аппарата.

Аппарат состоит из корпуса 8, в котором расположена цир­куляционная труба 5 с торообразными кольцевыми форсун­ками 9, через которые по паропроводу внутрь трубы поступает пар. На валу 4 жестко крепятся винт 2 в виде шнека и тур­бина 8. Вал вращается от электродвигателя 7. Для быстрого нагревания всего объема раствора в аппарате на днище рас­положен барбатер 1, в который также по паропроводу пода­ется пар.

Рис. 3. Аппарат для приготовления шлихты термомеханическим способом

Аппарат работает следующим образом. В залитый водой корпус 8 через люк 6 загружают компоненты шлихты. По­дают пар в барбатер 1 и заполняют аппарат водой до требуе­мого уровня. Включают электродвигатель 7 аппарата, после чего подают пар во все кольцевые форсунки циркуляционной трубы. Винт 2, действуя как осевой насос, подает с высокой производительностью раствор со дна аппарата к турбине 8. Турбина, вращающаяся с большой частотой, центробежными силами направляет поток мельчайших частиц раствора на стенки корпуса аппарата. Винт и турбина про изводят интен­сивное перемешивание и механическое дробление компонентов шлихты, а также обеспечивают максимальную циркуляцию среды в аппарате. Пар, поступающий через кольцевые форсунки 9 в циркуляционною трубу 5, действует своей тепловой и кинетической энергией на «порции» движущегося потока и производит расщепление зерен крахмалопродуктов в малом объеме трубы (или частиц других клеящих материалов). Так как цикл прохождения всего объема шлихты в аппарате через циркуляционную трубу протекает за короткое время, много­кратная прогонка продукта по трубе за время приготовления дает мелкодисперсный однородный раствор шлихты с высокой степенью расщепления компонентов.

Термомеханический способ приготовления шлихты обеспе­чивает получение шлихты хорошего качества с высокой сте­пенью дисперсности компонентов (степень расщепления 90­-95 %), оптимальную вязкость и клейкость шлихты; возможность приготовления высококачественной шлихты как из смесей крахмалопродуктов с химическими клеящими ма­териалами, так и из чистых клеевых материалов - замените­лей пищевых продуктов. При использовании такой шлихты снижается обрывность основных нитей в ткачестве по сравне­нию с обрывностью нитей, проклеенных шлихтой, приготовлен­ной с добавлением химических расщепителей.

Основным преимуществом термомеханического способа является его быстрота. Кроме того, нет надобности применять химические расщепители, что исключает повреждаемость нитей.

5. Акустический способ приготовления шлихты

Приготовление шлихты осуществляется с использование гомогенизаторов ОГМ-М или гидродинамического ультразвукового генератора СЖ-1 или СЖ-2.

Существует несколько типов гомогенизаторов, но принцип действия у них один: крахмальная шлихта нагнетается под высоким давлением через узкое отверстие. При выходе из отверстия набухшие частицы крахмала, ударяясь о вращающийся диск, разбиваются в течение доли секунды. Давление в гомогенизаторе поддерживается автоматически в соответствие с установленной вязкостью шлихты.

Наибольшее применение в настоящее время нашла ультразвуковая термоакустическая установка СЖ-1(СЖ-2). Она представляет собой пульсационное устройство, в котором под действием вибраторной пластины происходит интенсивное дробление компонентов шлихты, а под действием насоса производится многократное перекачивание шлихты в клеевом баке. Схема ультразвуковой термоакустической установки СЖ-1(СЖ-2) представлена на рисунке 4.

Рис. 4. Схема ультразвуковой термоакустической установки СЖ-1(СЖ-2)

Шлихта под давлением 5-10 атмосфер прокачивается по шлихтопроводу 5 с помощью насоса 6 и поступает в генератор 1, вибратор которого 2 совершает поперечные колебания с частотой 40-80 кГц. За счет ультразвукового воздействия на молекулы крахмала происходит их расщепление. Генератор установлен в емкости для приготовления шлихты 4, на дне которой имеется мешалка 3, получающая движение от электродвигателя.

При расчете установки определяются следующие параметры:

1) Скорость истечения шлихты из генератора, м/с

где  Р – давление шлихты в шлихтопроводе, атм.

 - плотность шлихты, г/см³ (1,1-1,3 г/см³)

 2) Производительность установки, м/с

где   S – площадь отверстия в генераторе, мм² (для прибора СЖ-1 S=36 мм, для СЖ-2 S=14,4; 18 и 36 мм )

3) Число циклов прохождения шлихты через генератор

где t – время работы установки, с.

4) Частота колебания пластины прибора, кГц

где h – расстояние от отверстия до вибратора, мм

6. Автоматический способ приготовления шлихты

В последнее время на ткацких фабриках широко используют клееварки, в которых процессы подготовки компонентов и варки шлихты автоматизированы.

Автоматизированная линия для приготовления шлихты ЛАПШ-1 предназна­чена для приготовления шлихты в реакторах под давлением, хранения, а также последующей раздачи на шлихтовальные машины. Для приготовления шлихты могут быть использованы любые крахмалопродукты, мука, ПВС, КМЦ. Приготовленная шлихта может быть использована для обработки хлопчатобумажной, вискозной, льняной, шерстяной пряжи и смешанной на основе натуральных и химических волокон.

ЛАПШ-1 работает при температуре окружающей среды до + 40 ^оС, влажности воздуха до 80 %, воздух не должен содер­жать агрессивных газов и паров в концентрациях, действую­щих разрушающе на материалы и изоляцию аппаратов и приборов.

Производительность линии при использовании крахмала составляет 2000 л/ч. Давление сжатого воздуха, подаваемого к линии, составляет не менее 0,45 МПа. Давление пара, подво­димого к линии, составляет не менее 0,3 МПа. Общая установ­ленная мощность электродвигателей 14 кВт. Напряжение сило­вой сети 380 В. Удельный расход на 1000 л шлихты составляет: пара 157,5 кг, электроэнергии 2,27 кВт· ч, сжатого воздуха 14,6 м³; коэффициент полезного времени линии 0,9. Площадь, занимаемая линией без учета проходов и площади под вспомо­гательным оборудованием, составляет 20,25 м². Габариты ли­нии, мм: длина - 8100, ширина - 2500, высота - 3865. Масса линии 7980 кг.

В состав ЛАПШ-1 входят загрузочное устройство, блок приготовления суспензии, варочно-расходные баки, баки для тек­стильно-вспомогательных веществ (ТВВ), электропневмообору­дование, управляющее логическое устройство (УЛУ).

Рис. 5. Автоматизированная линия для приготовления шлихты ЛАПШ-1

Технологическая схема автоматизированной линии для при­готовления шлихты ЛАПШ-1 показана на рис. 5. Клеящие ма­териалы периодически загружаются в бункер 1, в который помещается 2 м³ крахмала или муки. При включении электро­двигателя 2 шнек 3 подает из бункера крахмалопродукты в до­затор 6, объем которого 0,07 м³. В дозаторе 6 происходит взве­шивание клеящих продуктов и подача их пневмотранспортом 4 в суспензионный бак 7 для приготовления водной суспензии (молочка) шлихтующего материала. Подача крахмалопродук­тов из дозатора по пневмопроводу в суспензионный бак осу­ществляется включением ротационной воздуходувки 5 с произ­водительностью 2500 кг/ч. Подача воды в суспензионный бак производится по водопроводной трубе 29 с d_y=32 мм через кран с исполнительным механизмом. В баке 12 вместимостью 100 л хранится приготовленный раствор щелочи, которая яв­ляется расщепителем для клеящего материала. Получение не­обходимой концентрации щелочи обеспеЧИВi1ется добавлением воды в бак, а однородность необходимого раствора щелочи по­лучается перемешиванием мешалкой, ПОЛУЧi1lOщей вращение от электродвигателя. Щелочь из бака 12 по трубопроводу с ре­гулирующими кранами поступает в дозатор 10, из которого сжатым воздухом подается в суспензионный бак 7, где и пере­мешивается с крахмальным молочком. Объем дозатора 10 для щелочи 3 л. Количество вводимой щелочи NaOH зависит от ре­цепта шлихты, применяемой на фабрике, и регулируется кон­центрацией вводимого раствора щелочи.

Из суспензионного бака центробежный насос 11 по трубо­проводам перегоняет полученное молочко в варочно-расходные баки 13 и 22 по мере освобождения каждого. Объем варочно­расходного бака составляет 1000 л. Варочно-расходный аппа­рат (бак) представляет собой герметический реактор с рамной мешалкой 14 и паровой рубашкой 23. Для того чтобы температурный режим в варочно-расходных аппаратах поддерживался на определенном уровне и чтобы стенки аппарата не остывали, в рубашку аппаратов подается пар.

Процесс приготовления шлихты идет под давлением 0,3 МПа, и при достижении температуры шлихты 120-140 ^оС (в зависи­мости от задания) по сигналу с регулятора температуры от­ключается подача пара. После прекращения подачи пара в аппарат происходит выдерживание шлихты при максимальной температуре до стабилизации ее вязкости. Вслед за отключе­нием подачи пара в аппарат идет процесс стабилизации концентрации шлихты путем добавления в нее воды температурой 70 ^оС до заданного уровня в аппарате. Добавление горячей воды производится из реактора 15, объем которого 800 л. Тем­пература воды в реакторе поддерживается на заданном уровне (70 ^оС) с помощью регулятора температуры. Вода в реактор поступает из водопроводной трубы 29 и подогревается паром из змеевика 16, в который пар подается из паропровода 27 по трубе с диаметром условного прохода d_y =50 мм. В варочно­расходных аппаратах готовая шлихта хранится при темпера­туре 90 ^оС. Подача готовой шлихты к машинам производится по клеепроводу 25. Подача горячей воды из реактора и шлихты на шлихтовальные машины осуществляется сжатым воздухом из пневмопровода 28 с d_y = 25 мм. Сразу после окончания до­бавки горячей воды в варочно-расходный аппарат происходит дозирование вспомогательных веществ.

Текстильно-вспомогательные вещества приготовляют в двух баках 18 и 21. В одном из баков готовится раствор антисеп­тика. Для приготовления соответствующих растворов к бакам подведены вода и пар. Смешивание растворов осуществляется рамными мешалками 17 с приводом от электродвигателей. Хра­нение растворов производится в этих же баках. Объем баков для хранения растворов ПВВ составляет по 100 л. Перед вве­дением в шлихту вспомогательные вещества поступают в доза­торы 19 вместимостью для антистатиков и смачивателей 3 л и для антисептика 0,4 л. Из дозаторов вспомогательные веще­ства подаются сжатым воздухом по трубам с d_y=15 мм в ва­рочно-расходные аппараты в конце варки. Для управления технологическим процессом варки шлихты в автоматическом режиме используется управляющее логическое устройство. В случае необходимости возможен переход на ручное управле­ние технологическим процессом варки шлихты с помощью тумблеров, установленных на передней панели УЛУ. Управ­ляющее логическое устройство осуществляет включение и от­ключение электродвигателя 26, исполнительных механизмов, регулирующих клапанов, магнитных пускателей. Сигналы для управления процессом варки шлихты поступают от бесконтакт­ного датчика массы, датчиков уровня, электроконтактных ма­нометров, регуляторов температуры и датчиков температуры.

На трубопроводах в отдельных местах установлены простые вентили 20, краны с исполнительными механизмами 8 и регу­лирующие клапаны 9. После промывки варочно-расходных ап­паратов вода из них сливается в канализацию по трубе 24.

Применение автоматизированной линии позволяет в 3 раза повысить производительность оборудования и значительно улучшить качество шлихты и подготовки пряжи к ткачеству, благодаря чему значительно снижается обрывность основы на ткацких станках.

Литература

1. Беркович Н.Ю. , Любимов В.А., Каинков Н.П. Шерстоткачество, М.: Легпромбытиздат, 1985.

2. Разумовский С.И., Петрова И.Н., Зыбина Л.А. и др. Шерстоткачество: Справочник, М.: Легпромбытиздат, 1988.

3. Гордеев В.А., Волков П.В. и др. Хлопкоткачество. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982.

4. Агапова Н.П. и др. Шелкоткачество. М.: Легкая индустрия, 1975.

5. Сурнина Н.Ф., Костомаров В.М. Льноткачество. М.: Легкая индустрия, 1978.

6. Живетин В.В., Брут-Бруляко А.Б. Устройство и обслуживание шлихтовальных машин, М.: Легпромбытиздат, 1988.

7. Мшвениерадзе А.П. Технология и оборудование ткацкого производства, М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984.