Краткие теоретические сведения. 1. Использование на операциях влажно-тепловой обработки (ВТО) различного по назначению оборудования

1. Использование на операциях влажно-тепловой обработки (ВТО) различного по назначению оборудования, выполнение требований, предъявляемых к качеству обработки, требует от технолога оперативного установления режимных параметров и текущей проверки их уровня.

Для того чтобы процесс протекал в оптимальных условиях, необходимо на каждой из трех его стадий выдерживать опреде­ленные температурно-влажностные режимы.

Подготовка материала к деформации должна заканчиваться, когда температура в ткани не будет превышать 90—100° С, т. е. когда обеспечиваются условия для конденсации пара на волок­нах и полимер переходит в область высокоэластического со­стояния.

Параметры рабочих сред на второй стадии должны обеспечи­вать эффективную сушку без разрушения материала. Для боль­шинства текстильных материалов пределы температуры рабо­чих сред должны быть равны: нижний 105—120° С, верхний — теплостойкости материала.

Полученная форма должна фиксироваться при быстром охлаждении полимера волокон ткани ниже температуры стекло­вания. С учетом этого при обработке тканей, содержащих различные волокна, необходимо ориентироваться на компонент с более низкой температурой стеклования.

Выдерживать эти требования весьма сложно, так как на процесс ВТО влияют режимные параметры, способы получения и подачи рабочих сред (генерирование пара в проутюжильнике или вне рабочих органов), использование различных материа­лов проутюжильников, изменение площади и тол­щины отрабатываемых ма­териалов и др.

Рисунок 9.1. Схема расположения термопар в слоях пакета тканей

Оценить влияние всех этих факторов на процесс ВТО можно, исследовав ха­рактер изменения темпера­турного поля внутри обра­батываемых материалов.

Для этого в различные слои пакета ткани поме­щают рабочие участки тер­мопар (рис. 9.1), концы ко­торых подключают к осцил­лографу или потенциомет­рам (П).

Исследования позволили установить ряд интересных закономерностей. Прежде всего можно заметить суще­ственное различие процесса при обработке изделий на электро- н паропрессах (рис. 9.2). Представленные температурные кривые говорят о том, что без введения влаги (на электропрессах) про­цесс протекает неудовлетворительно. В момент, когда нижний слой ткани прогревается до 100° С, поверхность верхнего слои нагревается до 187° С, т. е. возникает опасность разрушения по­лимера материала.

В то же время при введении в проутюжильник влаги полу­ченная при контакте с нагретой поверхностью рабочая среда (пар) позволяет за 1—3 с прогреть всю толщину изделия. В дальнейшем идет процесс сушки, и при достижении под проутюжильником температуры, равной ПО—120° С, прессование можно прекращать. Установлено, что при этих темературах де­формация ткани (угол разутюживания, изменение толщины ткани) достигает оптимального значения. При одностороннем нагреве ткани (нижняя подушка не обогревается) обработка пакетов тканей больших толщин может привести к накоплению в нижних слоях значительного количества влаги и снижению температуры до 60—70° С. В этом случае длительность обра­ботки возрастает, а качество — ухудшается.

Процесс ВТО на паровых прессах значительно отличается от описанного, так как в этом случае можно получать более устой­чивые параметры пара. Проведенные в Киевском технологиче­ском институте легко промышленности (КТИЛПе) исследова­ния доказали возможность интенсификации процесса ВТО при увеличении давления пара и использовании дополнительного перегрева (рис. 9.3)

Рисунок 9.2. Зависимость температурного поля в слоях ткани от увлажнения:

С увеличением давления пара с 1 атм до 6 атм время обра­ботки сокращается более чем в два раза, а дополнительный пе­регрев пара, равный 30° С, позволяет использовать его как увлажняющую и сушащую рабочую среду. Следовательно, при обработке изделий на оборудовании, оснащенном паросиловыми установками, по характеру изменения температурного поля внутри слоев ткани также можно установить продолжительность подачи рабочих сред и прекращения процесса ВТО. Важно также отметить, что в производственных условиях в зависимости от такта процесса можно изменять входные параметры (пара­метры пара), удлиняя или ускоряя процесс обработки, что эко­номически выгодно.

2. Используя температурно-временной принцип оценки хода процесса ВТО в лабораторных и производственных условиях, можно в зависимости от уровня входных параметров и влияния других факторов определять продолжительность каждой стадии процесса ВТО.

В лабораторных условиях для этого можно использовать раз­личные модификации установок. На рис. 9.4 представлены ки­нематические схемы прессов с электромеханическим приводом. С помощью комплектов грузов или тарированной пружины можно задавать нужное давление на изделие. Привод со смен­ными грузами обеспечивает стабильность усилия прессования независимо от толщины пакета ткани. При использовании сило­вой пружины усилие при сближении подушек изменяется незна­чительно. Установки позволяют имитировать реальные условия ВТО, включая использование всех трех рабочих сред. Для этого же можно использовать промышленные прессы, в

а —сухим насыщенным паром с отсосом влаги после второй стадии; б — перегретым паром (6 = 30° С) с отсосом влаги на первой стадии: 1-6 — давление пара соответственно ЫО5—6-Ю5 Па

Рисунок 9.4. Температурные кривые при влажно-тепловой обработке

Запись температуры в слоях ткани может проводиться само­пишущими одноточечными потенциометрами типа ПСР 1-04 или ЭПП 09-М2 с градуировкой ХК 100—300° С и скоростью пробега кареткой шкалы, равной I или 2, 5 с. Вместо самопишущих можно использовать показывающие приборы ниш ЭПВ 2-1 1Л, а процесс изменения температуры в ткани фиксировать во вре­мени с помощью секундомера. В комплекте с указанными при­борами применяются хромель-копелевые и другие термопары с диаметром термоэлектродов, равным 0, 1—0, 3 мм. Суммарное сопротивление термопар не должно превышать 100 Ом.

а – с пружиной; б – с грузами; 1 – барабан с тросом; 2 – тарированная пружина; 2’ – грузы; 3 – верхняя подушка; 4 – изделие; 5 – нижняя подушка, 4 — изделие; 5 — нижняя подушка- 6 — электрическая схема для измерения деформации; 7 - электродвигатель

Рисунок 9.4. Кинематическая схема установок для определения параметров влажно-тепловой обра­ботки:

В табл. 9.1 и 9.2 приведены варианты заданий для исследо­вания студентами температурных полей в слоях ткани для раз­личных прессов.

Таблица 9.1

Варианты заданий для исследования температурного поля в слоях ткани на электропрессе

Таблица 9. 2

Варианты заданий для исследования температурного поля

в слоях ткани на паропрессе

3. Для проведения исследований готовят пакеты тканей (пальтовых, костюмных) различного волокнистого состава. Раз­меры образцов составляют 7X7 см.

Предварительно заготовленные образцы ткани и проутюжильников взвешивают на весах марки АДВ-200 М с точностью до 0, 01 г и данные записывают в табл. 9.3.

Таблица 9.3.

Характеристика исследуемых пакетов

Для получения достоверных показа гелей по каждому из ва­риантов исследований рекомендуется скомплектовать по три пакета ткани. Необходимое количество влаги в проутюжилышк вводят пульверизатором путем мелкодисперсного распыления с учетом массы пакета.

Для измерения температуры термопары Т₁, Т₂ укладывают между слоями пакета, как показано на рис. 9.5.

Верхняя (нижняя) подушка до начала лабораторной работы
должна быть нагрета до заданной температуры. При этом, если
изучается влияние температуры нагрева подушек на процесс ВТО, необходимо сначала проводить эксперимент при низкой температуре, а затем постепенно повышать ее.

1 – проутюжильник; 2 – пакет ткани

Рисунок 9. 5. Схема укладывания термопар:

Давление на образец задают ис­ходя из величины используемого груза (с учетом массы подушки) и площади образца. Запись температурных кри­вых прекращают, достигнув под проутюжильником температуры, равной 110-120° С, или ограничи­ваясь интервалом времени ВТО, не превышающим 60 с.

Полученные температурные кривые при различных режимах сопоставляют между собой, определяют общую продолжитель­ность процесса по результатам трех измерений. Обобщенные данные записывают в таблицы 9.4.

Таблица 9.4

Результаты измерений режимов ВТО на электропрессах

При исследовании температурного поля в слоях ткани, об­рабатываемых на паропрессе, отпадает надобность в проутюжильнике и его увлажнении.

Необходимые условия обработки указаны в виде вариантов заданий и выполняются согласно одной из циклограмм.

Полученные температурные кривые следует проанализиро­вать и по ним определить продолжительность пропаривания, сушки и охлаждения. Результаты необходимо записать в таблицу 9.5

Таблица 9.5.

Результаты измерений режимов ВТО на паропрессах

Контрольные вопросы

1. В чем состоит сущность процесса влажно-тепловой обра­ботки?

2. Каковы параметры влажно-тепловой обработки и какова их взаимосвязь?

3. Какова методика исследования температурных полей в слоях ткани при влажно-тепловой обработке?