СПОСОБ ОБРАБОТКИ КОМПЛЕКСНЫХ ЛУБЯНЫХ ВОЛОКОН И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ
METHOD OF PROCESSING OF COMPLEX BAST FIBERS AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Изобретение относится к переработке лубяных волокон с последующим использованием их в текстильной промышленности при производстве пряжи, нетканых материалов, а также при производстве ваты, гигиенических материалов, конструкционных композитных материалов, целлюлозы и т.п.
Известен способ получения короткоштапельного льняного волокна из отходов трепания методом разрыва, основанный на разрыве волокон поперечной сосредоточенной силой. Сущность способа состоит в том, что льняное волокно в виде ленты зажимается через определенные расстояния по ее длине специальными зажимами. Разрывающая нагрузка действует на незажатые участки волокон в виде сосредоточенной силы, под действием которой происходит их разрыв [Корабельников А.Р. Получение короткоштапельного льняного волокна из отходов трепания методом разрыва [Текст]. / А.Р.Корабельников, Р.В.Корабельников // Изв. Вузов. Техн. текст. пром-сти. - 2002. - №4-5. - С.36-40].
Однако в этом способе получение короткоштапельного льняного волокна сопровождается повреждением или разрушением элементарных волокон.
Известно устройство для обработки льняного волокна, содержащее питающий вал с чередующимися по его длине кольцевыми пазами, образующими тумбочки, к которым силой прижаты рычаги клавишного типа. Рабочая поверхность клавишных рычагов охватывает поверхность тумбочек рабочего вала на определенный угол. Зона контакта рычага с тумбочкой питающего вала является зоной зажима волокон, подаваемых для разрыва на вращающийся разрушающий орган, рабочая гарнитура которого проходит между рычагами в кольцевые пазы питающего вала [Корабельников А.Р. Получение короткоштапельного льняного волокна из отходов трепания методом разрыва [Текст]. / А.Р.Корабельников, Р.В.Корабельников // Изв. Вузов. Техн. текст. пром-сти. - 2002. - №4-5. - С.36-40].
Однако данное устройство не обеспечивает бережного разделения льняных волокон, а процесс обработки волокон гарнитурой разрушающего органа сопровождается повреждением волокон. Повреждения волокон приводит к тому, что уменьшается средняя длина элементарных волокон, увеличивается количество пуха и снижается прочность волокон в поврежденных сечениях.
За прототип принят способ обработки льняных волокон, заключающийся в его механическом разрушении (разволокнении) гарнитурой расчесывающего барабана, очистке от костры, сорных примесей и нерасчесанных волокон, разделении волокон на фракции, раздельном съеме волокон каждой фракции [Патент RU 2348745 С1]. Сущность способа состоит в том, что обрабатываемый слой волокон, зажатый между питающим цилиндром и питающим столиком, подвергается воздействию зубьев гарнитуры вращающегося расчесывающего барабана. Зубья гарнитуры внедряются в тело волокнистых пучков и раздирают их на более тонкие и короткие комплексы, разрушая при этом соединительные ткани, связывающие элементарные волокна друг с другом, обеспечивая получение котонина (модифицированного льняного волокна).
Недостатком описанного способа является то, что в процессе обработки часть элементарных волокон повреждается и(или) разрушается под механическим воздействием зубьев гарнитуры расчесывающего барабана. Это приводит к получению котонина низкого качества, выражающегося в большом количестве пуха (коротких волокон) и поврежденных (ослабленных) волокон и большой их неровноте по длине и тонине.
За прототип устройства принято устройство для обработки льняного волокна, состоящее из питающего столика и питающего цилиндра, двух пильчатых барабанов, двух сороотбойных ножей и двух устройств аэродинамического съема волокон [Патент RU 2348745 С1].
Недостатком данного устройства является то, что зубья гарнитуры расчесывающего барабана, внедряясь в тело волокон, повреждают и(или) разрушают при этом значительное количество элементарных волокон.
Техническим результатом заявляемого изобретения является получение котонина (модифицированного лубяного волокна) с улучшенным качеством, за счет снижения повреждения и(или) разрушения элементарных волокон, в результате которого снижается содержание пуха и поврежденных (ослабленных) волокон и повышается ровнота волокон по длине и по тонине.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе обработки комплексных лубяных волокон, заключающемся в разрушении соединительных тканей, связывающих элементарные волокна друг с другом, согласно изобретению разрушение соединительных тканей осуществляют путем циклического деформирования волокон с возможностью одновременного вытягивания. А в устройстве для обработки комплексного лубяного волокна, содержащем питающее и выпускное средства, согласно изобретению между питающим и выпускным средствами установлена опора с нажимными элементами.
Разработанный способ позволяет разрушать соединительные ткани, связывающие элементарные волокна друг с другом, путем циклического деформирования комплексных волокон. Элементарные волокна и соединительные ткани комплексных лубяных волокон имеют разные механические свойства. Соединительные ткани имеют большую жесткость по сравнению с элементарными волокнами. В процессе циклического деформирования комплексных лубяных волокон элементарные волокна, как более мягкие и упругие, легче деформируются и оказывают меньшее сопротивление деформирующему усилию, чем более жесткие соединительные ткани. При снятии деформирующей нагрузки элементарные волокна стремятся восстановить свою первоначальную форму и создают, таким образом, усилия, действующие на соединительные ткани в обратном направлении. Эти усилия являются знакопеременными, и под их действием в соединительных тканях развиваются усталостные явления, которые приводят к их разрушению, а элементарные волокна остаются при этом не поврежденными.
Разработанный способ позволяет одновременно с циклическим деформированием волокон осуществлять вытягивание обрабатываемого слоя волокон. При вытягивании происходит утонение обрабатываемого слоя волокон, распрямление и ориентирование волокон вдоль направления действия вытягивающей силы, что способствует более равномерному деформированию волокон и более равномерному разрушению соединительных тканей. Приложение растягивающей нагрузки к комплексным волокнам с разрушенными соединительными тканями приводит к отделению от них более тонких и коротких комплексов и элементарных волокон.
В предлагаемом устройстве между питающим и выпускным средствами расположены опора и нажимные элементы. Нажимные элементы совершают возвратно-поступательное движение по отношению к опоре и осуществляют при этом циклическое деформирование волокон. В конструкции устройства нет элементов, внедряющихся в тело комплексных волокон, способных привести к повреждению и разрушению элементарных волокон.
На фиг.1 представлена технологическая схема, поясняющая последовательность реализации операций заявляемого способа и работу заявляемого устройства.
Устройство для обработки лубяных волокон содержит питающее средство, выполненное, к примеру, в виде пары цилиндров 1, средство для разрушения соединительных тканей, связывающих элементарные волокна друг с другом, состоящее из опоры 2, нажимных элементов 3 и выпускное средство, выполненное, к примеру, в виде пары цилиндров 4.
Слой волокон 5, зажатый между цилиндрами 1, подается в пространство между опорой 2 и нажимными элементами 3. Нажимные элементы 3 совершают многократное возвратно-поступательное движение по отношению к опоре и обрабатываемому волокну. При каждом движении нажимных элементов 3 к опоре 2 происходит силовое воздействие на обрабатываемое волокно 5, которое сжимается между опорой 2 и нажимными элементами 3, т.е. происходит деформирование волокон. Элементарные волокна и соединительные ткани имеют разные механические свойства. Соединительные ткани имеют большую жесткость по сравнению с элементарными волокнами. Поэтому элементарные волокна, как более мягкие и упругие, легче деформируются и оказывают меньшее сопротивление деформирующему усилию, чем более жесткие соединительные ткани. При этом основное сопротивление деформирующему усилию оказывают соединительные ткани. При каждом движении нажимных элементов 3 от опоры 2 происходит снятие деформирующей нагрузки. Элементарные волокна под действием сил собственной упругости стремятся восстановить свою первоначальную форму и создают усилия, действующие на соединительные ткани в обратном направлении. Таким образом, осуществляется циклическое деформирование волокон, в результате которого создаются знакопеременные усилия, действующие на соединительные ткани. Под действием этих сил в соединительных тканях развиваются усталостные явления, приводящие к их разрушению. В то же время элементарные волокна остаются не поврежденными. Таким образом, осуществляется дробление комплексных лубяных волокон.
Транспортировка обрабатываемого слоя волокон 5 через средство для разрушения соединительных тканей 2 и 3 осуществляется питающим средством 1 и выпускным средством 4. В случае если скорость движения слоя волокон в питающем средстве 1 равна скорости движения слоя в выпускном средстве 4, то происходит транспортировка обрабатываемого слоя без его вытягивания. Если скорость движения слоя волокон в питающем средстве 1 меньше скорости движения слоя в выпускном средстве 4, то в зоне между питающим и выпускным средствами происходит сдвиг волокон относительно друг друга, т.е. происходит вытягивание обрабатываемого слоя волокон 5.
Средство для разрушения соединительных тканей 2, 3 расположено между питающим 1 и выпускным 4 средствами, поэтому оно оказывает влияние на процесс вытягивания. В том случае, когда нажимные элементы 3 приподняты над опорой 2 и не зажимают обрабатываемый слой волокна 5, происходит его утонение на участке между питающим средством 1 и выпускным средством 4. Процесс вытягивания сопровождается распрямлением и ориентированием волокон вдоль направления действия вытягивающей силы. Уменьшение толщины обрабатываемого слоя волокон 5, расположение волокон параллельно друг другу без их пересечений создает условия для равномерного деформирования всех волокон и равномерного разрушения соединительных тканей. Когда нажимные элементы 3, взаимодействуя с опорой 2, сжимают обрабатываемый слой волокон 5, вытягивание становится возможным только на участке между средством для разрушения соединительных тканей 2, 3 и выпускным средством 4. В этом случае приложение растягивающей нагрузки к комплексным волокнам с разрушенными соединительными тканями приводит к отделению от них более тонких и коротких комплексов и элементарных волокон.