ПРЕСС С РАСШИРЕННЫМ ЗАЖИМОМ ДЛЯ КОЖЕВЕННОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
PRESS WITH EXPANDED GRIP FOR LEATHER INDUSTRY

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к области дубления кожи. Более конкретно, настоящее изобретение относится к прессу с длинным зажимом, который предназначен для сушки дубленых шкур, из которых выделывают кожу.
Уровень техники
В процессе дубления из сырых шкур или кожевенного сырья получают выделанную кожу. Шкуры или кожевенное сырье обладают способностью поглощать дубильную кислоту и другие химические реактивы, которые предотвращают гниение кожи. На фиг.1 показана общая схема производственного процесса дубления и окончательной обработки кожи. Сырые шкуры заготавливают с использованием процесса, который включает соление и/или сушку шкуры после того, как она снята с животного.
На первом этапе, который, в общем, называется операцией 10 "первичной обработки", выполняется подготовка шкур к дублению 20. Заготовленные шкуры обрезают и замачивают для удаления соли и других твердых веществ, а также для восстановления влаги, потерянной во время заготовки. Шкуры затем мездрят для удаления излишней ткани и придания им равномерной толщины. Шерсть удаляют со шкур путем вымачивания их в смеси извести/воды, которая ослабляет шерсть, после чего ослабленную шерсть удаляют механически.
Подготовленные таким образом шкуры готовы для проведения операции 20 дубления. Дубление может быть выполнено с использованием солей трехвалентного хрома или растительных дубильных веществ, выделенных из коры определенных сортов деревьев. Кожа, дубленная хромом, получается более мягкой, податливой, при этом производственный процесс занимает меньше времени, чем кожа, дубленная растительными дубильными веществами. Дубление хромом выполняют с использованием процесса в одной ванне, в которой происходит реакция между шкурой и солью хрома.
После хромового дубления дубленую шкуру отжимают (или обеспечивают равномерное ее увлажнение) для обезвоживания шкуры. Этот процесс удаления избыточной воды из шкуры называется обезвоживанием. При обработке шкур в процессе дубления в ваннах с дубильным раствором и водой шкуры насыщаются влагой. В процессе отжима содержание воды уменьшается до уровня приблизительно 55%, что обеспечивается с использованием различных машин. Отжимные машины обычно содержат два больших валка, с помощью которых из шкуры отжимают избыточную влагу. В других часто применяемых машинах используют большой каток с роликами, покрытыми войлоком, которыми прессуют шкуру.
После отжима может быть повторно выполнен процесс дубления и/или может быть проведена окраска. Дубленую шкуру затем промасливают (то есть обрабатывают раствором жиров) для замены природных жиров, удаленных в ходе процесса дубления. Шкуру обезвоживают снова до содержания воды 10-20% с использованием одного из способов (сушка на воздухе, сушка на растяжках с обезвоживающей пастой, вакуумная сушка или сушка с высокочастотным облучением), после чего она готова для окончательной обработки.
При выполнении процессов 30 окончательной обработки продукт приводят в соответствие с требуемыми техническими условиям, кожи растягивают, мнут, шлифуют, орошают и на них наносят покрытие. Отделка поверхности шкур может быть выполнена с использованием множества различных способов, включая шлифовку для получения замшевой поверхности, лакировку для получения блестящей лакированной кожи, а также обработку воском, шеллаком или пигментами, красителями и смолами для получения гладкой цветной, окончательно обработанной поверхности.
Как указано выше, в кожевенной промышленности используются большие прессы для отжима избыточной воды из шкур после проведения операции дубления. В этих машинах обычно используются большие, покрытые резиной отжимные валки, расположенные в непосредственной близости друг к другу. Две войлочных ленты движутся между отжимными валками, и между ними пропускают влажную шкуру. На фигуре 2 схематично показан вид сбоку в разрезе обычного пресса для отжима шкур, который содержит установленный по центру верхний валок 200, находящийся в контакте с двумя короткими точками 240 приложения давления (или зажимами) с двумя нижними валками 210. Верхний валок и нижние валки расположены внутри вращающихся войлочных лент 220 и 230, соответственно. Шкуры пропускают между валками по войлочным лентам, и избыточная влага отжимается в зажимах.
Чем больше валков установлено в прессе, тем больше прессующих зажимов может быть сформировано, и при этом повышается эффективность удаления воды из шкур с помощью пресса. Например, когда один валок расположен над двумя валками, получают два прессующих зажима (как показано на фиг.2), в то время как при установке двух валков над тремя валками можно получить четыре прессующих зажима. Другой аспект, который следует учитывать при удалении воды из шкур, состоит в ширине зажима. Чем больше диаметр валка, тем шире зажим. Твердость покрытия валка также влияет на ширину зажима. Чем мягче покрытие, тем шире зажим. При этом размер машины представляет собой функцию количества валков, размера валков и материала покрытия валков. Однако увеличение количества валков обычно приводит к повышению стоимости машины.
Независимо от количества валков пресс для кожи должен обеспечивать возможность точного управление давлением, прикладываемым к шкурам. Слишком большое давление, прикладываемое к насыщенной водой шкуре, может привести к разрыву накатанной (шлифованной) стороны, поскольку предполагается, что вода должна выходить из шкуры только в одном направлении - в сторону мездры.
Кроме того, процесс удаления воды зависит от эффективности отвода от шкуры выдавленной воды с помощью лент. Следовательно, войлочные ленты должны обеспечивать отвод выдавленного количества воды из шкуры при выполнении процесса отжима.
Таким образом, существует потребность в устройстве для отжима/прессования, которое предназначено для удаления воды из шкур в кожевенной промышленности, которое было бы компактным и не дорогостоящим и обеспечивало бы высокую эффективность удаления воды.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение направлено на устройство, предназначенное для удаления воды из дубленых шкур в кожевенной промышленности. Устройство обеспечивает решение проблемы, связанной с эффективностью удаления воды из шкуры в ходе процесса отжима.
В предпочтительном варианте выполнения настоящее изобретение направлено на устройство прессования, предназначенное для использования в кожевенной промышленности, которое имеет расширенный (длинный) зажим для удаления воды из шкур. Устройство содержит прессующий валок, который имеет гладкую цилиндрическую поверхность, и прижимной башмак, который имеет цилиндрическую вогнутую поверхность, радиус кривизны которой, по существу, аналогичен радиусу кривизны прессовального валка. Прижимной башмак физически расположен в непосредственной близости к прессующему валку, в результате чего формируется расширенный зажим между прессующим валком и прижимным башмаком. Гидравлическое средство функционально соединено с прижимным башмаком для регулировки расстояния между прессующим валком и прижимным башмаком, благодаря чему обеспечивается возможность управления давлением в расширенном зажиме. Прессующая лента окружает прижимной башмак и скользит поверх него по смазочной масляной пленке. Прессующая лента выполнена непроницаемой для масла и содержит на внешней поверхности канавки или другие поверхностные пустоты. Первая войлочная лента окружает прессующий валок и вращается вокруг него. Вторая войлочная лента окружает прессующую ленту башмака и вращается вокруг прижимного башмака. Прессующая лента башмака исключает скольжение второй войлочного ленты по поверхности прижимного башмака. Мокрые шкуры помещают между первой и второй войлочными лентами и пропускают через расширенный зажим. В расширенном зажиме происходит отжим воды из шкур через войлочные ленты и более конкретно, через вторую войлочную ленту, по которой вода отводится через канавки в непроницаемой прессующей ленте башмака.
Другие аспекты данного варианта выполнения включают свойство, в соответствии с которым расширенный зажим может быть, по меньшей мере, в пять раз длиннее в машинном направлении, чем обычный прессующий зажим, формируемый между двумя прессующими валками. Благодаря использованию расширенного зажима увеличивается время нахождения шкуры в прессующем зажиме при поддержании требуемого уровня давления. Таким образом, прессующий зажим увеличивает эффективность удаления воды из шкур по сравнению с обычным прессующим зажимом. Канавки на внешней поверхности прессующей ленты, предпочтительно, продолжаются в машинном направлении, но также могут быть сформированы в направлении, поперечном машинному, для обеспечения достаточного дренажа и отвода воды, отжимаемой из шкур. Первая и вторая войлочные ленты могут быть изготовлены в виде бесконечных тканых или нетканых и сшитых материалов.
В другом варианте выполнения настоящее изобретение направлено на прессующую ленту башмака, предназначенную для использования в прессе с расширенным зажимом, предназначенным для удаления воды из шкур в кожевенной промышленности. Прессующая лента башмака отличается наличием канавок, которые расположены в машинном направлении на внешней поверхности прессующей ленты и которые обеспечивают дренаж для отвода воды, отжимаемой из шкур. Канавки также могут быть сформированы в направлении, поперечном машинному. Прессующая лента башмака выполнена непроницаемой для масла, окружает прижимной башмак и скользит по его поверхности в прессе с расширенным зажимом по пленке смазочного масла. Прессующая лента башмака предотвращает непосредственное скольжение окружающей войлочной ленты по поверхности прижимного башмака в прессе с расширенным зажимом.
В других аспектах данный вариант выполнения включает свойство, состоящее в том, что прессующая лента башмака обычно имеет структуру несущей основы, которая обычно выполнена в форме бесконечной петли, имеющей внутреннюю поверхность, внешнюю поверхность и определенную толщину. Структура несущей основы сформирована из множества элементов, покрытых материалом из полимерной смолы. Такая структура несущей основы может быть выполнена из тканого материала основы, пропитанного полимерной синтетической смолой. Структура несущей основы должна быть стабильной и стойкой к растяжению как в машинном направлении, так и в направлении, поперечном машинному. Синтетическая полимерная смола должна представлять собой эластомерный материал, имеющий жесткость, достаточную для поддержания целостности канавок, и достаточно гибкий для обеспечения стойкости к растрескиванию.
Прессующая лента башмака обычно имеет длину 9-20 футов (2,7-6,1 м) и ширину, определяемую конструкцией пресса для удаления воды. Внутренняя поверхность прессующей ленты башмака, предпочтительно, выполнена в виде гладкой, непроницаемой поверхности, которая легко скользит по смазанной поверхности прижимного башмака и которая исключает проникновение смазочного масла через ленту для исключения загрязнения прессуемых шкур.
Настоящее изобретение будет более подробно описано ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи.
Краткое описание чертежей
Для более полного понимания настоящего изобретения ниже приведено описание прилагаемых чертежей, на которых:
на фиг.1 показана схема последовательности выполнения операций процесса дубления кожи;
на фиг.2 схематично показан вид сбоку в разрезе обычного пресса для кожи, имеющего две короткие прижимные точки;
на фиг.3 схематично показан вид сбоку в разрезе прижимного башмака с лентой, который имеет расширенную зону прессования;
на фиг.4 показан вид в перспективе с разрезом и с увеличением прессующей ленты башмака с канавками, предназначенной для использования в качестве пресса с лентой и башмаком, показанного на фиг.3.
Подробное описание изобретения
Предпочтительный вариант выполнения настоящего изобретения направлен на пресс с расширенным зажимом, который позволяет эффективно удалять воду из дубленых шкур при выполнении операции отжима/равномерного увлажнения кожи. Концепция пресса с расширенным зажимом или пресса с башмаком известна в бумажной промышленности с начала 1980-х годов. Пресс с башмаком используют вместо обычного узла с двумя прижимными валками. Вместо одного из валков устанавливают стальной башмак с изогнутой поверхностью, которая, по существу, соответствует радиусу прижимного валка. По поверхности башмака перемещается бесконечная лента с покрытием из эластомерного состава. Тонкая масляная пленка смазывает границу раздела башмак/лента. Такой узел обычно называется "гидродинамическим подшипником". Давление между стальным башмаком и валком обеспечивается с помощью гидравлической системы, посредством которой прикладывают силу к стальному башмаку. Прижимной валок установлен в фиксированном положении.
В бумажной промышленности бумагу формируют путем нанесения волокнистой пульпы на движущуюся формовочную ткань. Бумагу, нанесенную на прессующую ткань или часто между двумя такими прессующими тканями, пропускают через прессующие зажимы. В прессующем зажиме на бумагу воздействуют силы сжатия, которые отжимают из нее воду, в результате чего волокна склеиваются друг с другом. Воду отводят с помощью прессующей ткани или тканей и, в идеале, вода не попадает обратно в лист бумаги.
В последние годы в бумажной промышленности было определено, что прессы с длинным зажимом (или расширенным зажимом) являются предпочтительными по сравнению с использованием зажимов, формируемых парой расположенных рядом друг с другом валков. Это связано с тем, что чем больше время воздействия на лист бумаги давления в зажиме, тем больше воды может быть удалено из нее, и, следовательно, тем меньше останется в листе воды, которую требуется удалять путем испарения в сушильной секции. Ширина зажима, образуемого между валком и стальным башмаком, в 5-10 раз больше, чем длина стандартного зажима между валками. В бумажной промышленности было определено, что пресс такого типа с расширенным зажимом в зависимости от сорта бумаги позволяет на 20%-30% увеличить эффективность удаления воды по сравнению с обычным прессом с двумя валками.
В настоящем изобретении эта концепция прессования башмаком используется для прессования кожи, что позволяет повысить эффективность удаления воды из кожевенного сырья после дубления. Разница между процессом изготовления бумаги и процессом прессования кожи состоит в распределении давления и количестве удаляемой воды. При обработке кожевенного сырья количество удаляемой воды в 50 раз больше, чем количество воды, удаляемой из листа бумаги.
Устройство в соответствии с настоящим изобретением после дубления отжимает воду из шкур между войлочными лентами на прессе с лентой и башмаком. Прижимной башмак представляет собой стальной башмак, поверхность которого соответствует радиусу расположенного против него прижимного валка. По поверхности стального башмака перемещается бесконечная лента, смазанная тонкой пленкой масла. Поверхность ленты является непроницаемой для масла и воды. Между ремнем и соответствующим прижимным валком перемещаются две бесконечные войлочные ленты, которые представляют собой средство перемещения сырых шкур. Давление валка, прикладываемое к башмаку, передается через войлочные ленты и используется как средство для удаления воды из шкур после обработки в процессе дубления.
Башмак пресса для шкур в соответствии с настоящим изобретением разработан так, что он обеспечивает приложение управляемого давления к шкуре. Слишком большое давление, прикладываемое к насыщенной водой шкуре, может привести к разрыву накатанной (шлифованной) стороны, поскольку предполагается, что вода должна выходить из шкуры только в одном направлении. Контур стального башмака разработан так, что обеспечивается возможность такого управляемого изменения давления.
На фиг.3 схематично показан вид сбоку в разрезе ленточного пресса с башмаком, который имеет расширенную зону прессования, в соответствии с настоящим изобретением. Расширенный прессующий зажим 270 представлен гладким цилиндрическим прессующим валком 200 и изогнутым прессующим башмаком 260. Изогнутый прессующий башмак 260 имеет цилиндрическую вогнутую поверхность с радиусом кривизны, близким к радиусу кривизны цилиндрического прессующего валка 200. Гладкий цилиндрический прессующий валок 200 может быть выполнен как валок с контролируемой цилиндрической выпуклостью, который соответствует изогнутому прессующему башмаку 260, для получения горизонтального профиля зажима в направлении, поперечном машинному. Расстояние между цилиндрическим прессующим валком 200 и изогнутым прижимным башмаком 260 можно регулировать с помощью гидравлического средства, которое функционально соединено с изогнутым прессующим башмаком для управления нагрузкой в зажиме. Когда валок и башмак установлены в непосредственной физической близости друг к другу, формируется расширенный зажим, который может быть в пять-десять раз длиннее в машинном направлении, чем зажим, формируемый между двумя прижимными валками. Такой зажим может иметь приблизительно до двадцати дюймов (500 мм) в длину. Это увеличивает так называемое время нахождения шкуры в зажиме при поддержании соответствующего уровня давления на квадратный дюйм прижимного усилия. В результате применения такой технологии с расширенным зажимом существенно повышается степень удаления воды из шкуры в расширенном зажиме по сравнению с обычными прессующими зажимами.
Прессующая лента 250 башмака продолжается в виде замкнутой петли и перемещается через расширенный зажим 270 между цилиндрическим прессующим валком 200 и изогнутым прессующим башмаком 260. Влажную дубленую шкуру пропускают через расширенный зажим между верхней войлочной лентой 220 и нижней войлочной лентой 230. Прессующая лента 250 башмака также перемещается через прессующий зажим 270, скользя по его поверхности по пленке смазочного масла, что исключает непосредственное скольжение нижней войлочной ленты 230 по поверхности прессующего башмака 260. В соответствии с этим прессующая лента 250 башмака должна быть непроницаемой для масла, чтобы исключить загрязнение маслом нижней войлочной ленты 230 и шкуры.
Для пресса с длинным зажимом, в котором используется башмак, требуется использовать специальную ленту, такую как описано в патентах US №5238537 и 6174825 автора Dutt, которая предназначена для использования в бумажной промышленности. Эта лента разработана для защиты прессующей ткани, которая удерживает и переносит бумажный лист и удаляет из него воду, от ускоренного износа в результате непосредственного скользящего контакта по поверхности неподвижного прижимного башмака. Такая лента должна иметь гладкую, непроницаемую поверхность, которая перемещается или скользит по неподвижному башмаку на пленке смазывающего масла. Лента движется через зажим приблизительно с такой же скоростью, что и прессующая ткань, в результате чего обеспечивается минимальное трение прессующей ткани о поверхность ленты.
Ленты такого типа, как описаны в патенте US №6174825, изготовляют путем импрегнирования синтетической полимерной смолой подложки основы, которая выполнена в форме бесконечной петли. Предпочтительно, смола формирует покрытие с определенной заданной толщиной, по меньшей мере, на внутренней поверхности ленты, что защищает пряжу, из которой соткана основная ткань, от прямого контакта с компонентом изогнутого прижимного башмака пресса с длинным зажимом. В частности, такое покрытие должно иметь гладкую, непроницаемую поверхность, которая легко скользит по смазанному башмаку и не позволяет смазочному маслу проникать через структуру ленты, где оно могло бы загрязнить прессующую ткань или прессуемый материал. Покрытие также должно присутствовать с другой стороны ленты, при этом на его поверхности формируют пустоты, такие как канавки, которые обеспечивают удаление воды.
Прессующие ленты башмака для пресса с замкнутой петлей в зависимости от требований, определяемых размерами пресса, на котором они установлены, имеют длину приблизительно от 9 до 20 футов (приблизительно 3-6 метров), измеряемую продольно по окружности бесконечной петли, и ширину, определяемую шириной устройства для удаления воды из шкур, которую измеряют в поперечном направлении ленты.
Как описано выше, использование пресса с башмаком в процессе дубления кожи существенно повышает эффективность удаления воды при выполнении операции отжима. Важный аспект такого пресса для кожи с расширенным зажимом состоит в разработке ленты, которая позволяет соответствующим образом отводить удаляемую воду от шкуры. Этот аспект является важным, поскольку количество воды, удаляемой из шкуры для кожи при выполнении операции прессования, существенно превышает количество воды, удаляемой в бумажной промышленности. Обычно прессующая лента башмака в бумажной промышленности содержит несквозные высверленные отверстия или канавки, продолжающиеся в машинном направлении, или комбинацию таких элементов, предназначенных для отвода воды от бумаги. Такая система отвода воды, вероятно, не соответствует требованиям удаления воды из зоны прессования пресса с расширенным зажимом, предназначенного для прессования кожи.
В соответствии с этим прессующая лента для башмака, предназначенная для прессования кожи в соответствии с настоящим изобретением, в отличие от прессующей ленты башмака, используемой в бумажной промышленности, должна иметь больший объем пустот, что обеспечивает возможность отжима большего количества воды из шкуры. Объем пустот может быть увеличен путем использования большего количества канавок, более широких канавок, более глубоких канавок, большего количества не сквозных высверленных отверстий или комбинации канавок и отверстий. Однако в предпочтительном варианте выполнения используются канавки, продолжающиеся как в машинном направлении МН (MD), так и в направлении, поперечном машинному ПН (CD), что обеспечивает достаточный объем пустот для воды, удаляемой из шкуры. На фиг.4 показан увеличенный вид в перспективе с разрезом прессующей ленты башмака канавками, предназначенной для использования в прессе с башмаком и лентой, показанном на фиг.3.
Лента в соответствии с настоящим изобретением содержит структуру несущей основы, в общем, выполненную в форме бесконечной петли, имеющую внутреннюю поверхность, внешнюю поверхность, продольное направление и поперечное направление. Структура несущей основы сформирована, например, из тканого материала, сотканного из полимерной пряжи с покрытием из материала первой полимерной смолы, который может представлять собой полиуретановую смолу. Структура несущей основы также может быть собрана способом вязки, плетения или тому подобного.
Толщина прессующей ленты башмака, предназначенной для обработки кожи, в известной степени зависит от требуемого объема пустот в канавках и/или в отверстиях, для отвода воды, отжимаемой из шкуры. Чем толще лента, тем глубже могут быть сформированы канавки в одном из МН и ПН или в обоих направлениях, что обеспечивает больше каналов для отвода воды. Конечно, сторона с канавками ленты должна оставаться непроницаемой для жидкости и должна поддерживать целостность канавок в течение всего срока службы ленты.
В соответствии с этим внутренняя поверхность ленты должна быть стойкой к воздействию масла и обеспечивать гладкую поверхность, что позволяет ленте двигаться с низким трением через зону башмака при подаче в зажим башмака или выходе из него. Прессующая лента башмака должна быть также стабильной и стойкой к растяжению как в МН, так и в ПН. Жесткость эластомерного материала необходимо выбирать в таком диапазоне, чтобы он был достаточно твердым для поддержания целостности канавок и при этом достаточно мягким, чтобы обеспечивалась возможность его изгиба на входной и выходной кромках башмака без образования трещин.
В другом аспекте пресс с расширенным зажимом в соответствии с настоящим изобретением включает средство зажима или уплотнения прессующей ленты башмака в узле валок-башмак для удержания масла внутри и воды снаружи, что может быть обеспечено с помощью способов, известных в области использования прессов с башмаком при производстве бумаги, например, таких как описаны в патенте US №33034, описание которого приведено здесь в качестве ссылочного материала.
В качестве пряжи для прессующей ленты с башмаком в соответствии с настоящим изобретением можно использовать любой из видов пряжи, применяемых специалистами в данной области техники для изготовления текстильных деталей в бумагоделательной машине или других текстильных изделий. Предпочтительно использовать пряжу с мононитью, хотя также можно использовать крученую пряжу из мононити, множества нитей, крученую пряжу из множества нитей, пряжу для трикотажных и плетеных изделий. Пряжа может быть изготовлена из любого полимерного материала, из которого получают пряжу для текстильных деталей бумагоделательной машины или машины для дубления кожи способом одновременной экструзии, такого как полиамидные, полиэфирные, полиэфирэфиркетоновые (ПЭЭК, PEEK), полиарамидные (например, KEVLAR и NOMEX) и полиолефиновые смолы.
Ткань основы ленты также может включать штапельные волокна, которые набивают иглами или другим способом вплетают в структуру ткани. Такое штапельное волокно для набивки может содержать волокно из полимерной смолы, такой как полиамидная или полиэфирная смола, или из любого другого материала, обычно используемого для этой цели, как известно специалистам в области техники изготовления трикотажных деталей для бумагоделательных машин или машин, применяемых при дублении кожи.
Возможности модификации вышеприведенного описания будут очевидны для специалистов в данной области техники, но не приводят к выходу настоящего изобретения за пределы объема настоящего изобретения. Приведенную ниже формулу изобретения следует рассматривать как охватывающую такие ситуации.