RU19841U1 - Поточная линия производства целлюлозной ваты - Google Patents

Abstract

1. Поточная линия производства целлюлозной ваты изо льна, которая содержит по меньшей мере одно средство очистки сырья от грубых механических примесей, по меньшей мере одно средство рыхления сырья, по меньшей мере одно средство механохимической обработки сырья в водной среде, сушильную машину и по меньшей мере один рыхлитель высушенного до допустимой влажности целевого продукта, отличающаяся тем, что после средства механохимической обработки сырья дополнительно включен варочный котел для окончательной химической очистки целлюлозных волокон от нецеллюлозных примесей.2. Поточная линия по п.1, отличающаяся тем, что перед средством механохимической обработки сырья дополнительно включена по меньшей мере одна флотационная машина.3. Поточная линия по п.1, отличающаяся тем, что средство механохимической обработки сырья в водной среде выполнено в виде ванны, снабженной по меньшей мере одним средством возбуждения кавитации, которое выбрано из группы, состоящей из средств возбуждения акустической кавитации и средств возбуждения гидродинамической кавитации.

Description

, -Г-5--а Ч-Т--- -; 1 i , ,...,

- 21 F11/14

ПОТОЧНАЯ ЛИНИЯ ПРОИЗВОДСТВА ЦЕЛЛЮЛОЗНОЙ ВАТЫ Полезная модель относится к конструктивному выполнению поточных линий для производства преимущественно гигроскопической медицинской ваты из растительного сырья, которое содержит целлюлозные волокна. Такие линии могут быть, как правило, использованы для изготовления ваты изо льна, который - в отличие от хлопка - можно в достаточных количествах выращивать в странах умеренного климата.

В современном мире стойко растёт спрос на материалы типа гигроскопической целлюлозной ваты и продуктов на её основе. Их потребление в экономически развитых странах достигло 2,5-3 кг/год на одного человека.

Сырьём для целлюлозной ваты, как и сырьём для многих иных текстильных материалов, обычно служит длинноволокнистый хлопок. Объёмы его производства во всём мире довольно давно стабилизировались, а цена составляет 1500-2000 USD за 1 тонну. Поэтому желательно изготовлять вату из иных, в частности льняных, растительных волокон, цена которых для низких номеров не превышает 350 USD за 1 тонну.

В принципе для производства целлюлозной ваты изо льна пригодны такие последовательно установленные средства, которые традиционно применяют при изготовлении ваты из хлопка (см., например: Вайнштейн ГА. Справочник по ватному производству. - М.: Лёгкая индустрия, 1972, с. 112-113), а именно:

машины для очистки сырья от неволокнистых растительных остатков, машины для разрыхления (пушения) очищенного волокнистого сырья, аппараты щёлочно-гипохлоритной химической обработки разрыхлённого волокна, аппараты промывки химически обработанного волокнистого полуфабриката, устройства для сушки промытого волокнистого полуфабриката и машины для окончательного рыхления целевого продукта.

Именно в этом аспекте в описании изобретения к UA Patent 17282 А была рассмотрена возможность производства целлюлозной ваты из таких лубоволокнистых материалов, как лён, конопля (пенька), кенаф, джут и рами.

Однако, в отличие от хлопка, который содержит не менее 95% (а обычно более 97% по массе) чистой целлюлозы и практически не включает лигниноподобные вещества, лубоволокнистые материалы обычно содержат менее 80% целлюлозы (в частности: лён 72,0-74%, рами 77,0-80,0%). Лишь джут содержит 82,0-85,0% целлюлозы. При этом примесь лигниноподобных веществ максимальна в джутовом сырье (14,0-18,0%), колеблется в интервале 4,6-8,3% в льняном сырье и лишь у рами может снижаться до 3,2%, хотя обычно превышает 5,0%. Далее, любой из указанных видов сырья может содержать до 5% жиров, воскоподобных и азотистых веществ.

С учётом сказанного ясно, что удаление перечисленных нецеллюлозных примесей только химической обработкой сопряжено со значительными затратами реагентов, времени и энергии и с загрязнением природной среды отходами такой обработки или с затратами на обезвреживание отходов.

Вряд ли можно существенно уменьшить концентрацию нецеллюлозных примесей в полуфабрикатах, которые подлежат химической обработке, механическим воздействием на сухой лубоволокнистый материал с применением таких устройств, как мяльные вальцы, трепальные барабаны, чесальные машины с бесконечным гибким рабочим органом с пильчатой или игольчатой гарнитурой или гребенными механизмами.

Поэтому для получения целлюлозной ваты изо льна предпочтительны поточные линии, включающие такое средство обработки лубоволокнистого сырья в водной среде, которое обеспечит механохимическую деструкцию, перевод в водную дисперсию и эффективное удаление существенной части указанных примесей.

Из их числа к предлагаемой по технической сути наиболее близка поточная линия, состав которой ясен из описания изобретения к UA Patent 17136 А (МПК® D 21 F 11/14; 1997 г.). Эта линия предназначена для изготовления медицинской ваты изо льна. Она содержит последовательно установленные и связанные подходящими средствами подачи сырья и межоперационного транспорта полуфабрикатов:

по меньшей мере одно средство очистки сырья от грубых механических примесей,

по меньшей мере одно средство рыхления сырья,

средство механохимической обработки сырья в водной среде, Kotopoe, в частности, выполнено в виде (по возможности, проточной) ванны, оснащённой по меньшей мере одним импульсным электрическим разрядником, способным порождать гидравлические удары в объёме пропитанного водой льняного волокна и способствовать диффузии продуктов механохимической деструкции нецеллюлозных примесей в воду,

Однако только механохимическая обработка сырья в водной среде с отмывкой волокна от продуктов механохимической деструкции нецеллюлозных примесей не обеспечивает получение высокочистой целлюлозной ваты изо льна. Действительно, тонкодисперсные частицы примесей трудно полностью отмыть, и их часть неизбежно остаётся на перепутанных целлюлозных волокнах. Эти примеси ухудшают качество ваты и ограничивают её применение для медицинских нужд.

Поэтому в основу полезной модели положена задача путём изменения состава и взаиморасположения оборудования создать такую поточную линию, которая обеспечивала бы настолько полную очистку льняных целлюлозных волокон, при которой полученная вата была бы пригодна для любых медицинских нужд.

Поставленная задача решена тем, что в поточную линию для производства целлюлозной ваты изо льна, которая имеет по меньшей мере одно средство очистки сырья от грубых механических примесей, по меньшей мере одно средство рыхления сырья, по меньшей мере одно средство механохимической обработки сырья в водной среде, сушильную машину и по меньшей мере один рыхлитель вьюушенного до допустимой влажности целевого продукта, согласно изобретательскому замыслу после средства механохимической обработки сырья включён по меньшей мере один варочный котёл для окончательной химической очистки целлюлозных волокон от нецеллюлозных примесей.

При таком подключении варочного котла химическое удаление остатков тонкодисперсных частиц нецеллюлозных примесей с целлюлозных волокон возможно при незначительных затратах времени и реагентов. Соответственно, удаётся получить так называемую «глазную вату, которая соответствует особо жёстким требованиям к чистоте.

Первое дополнительное отличие состоит в том, что перед средством механохимической обработки сырья в водной среде включена по меньшей мере одна флотационная машина. Тем самым:

обеспечивается предварительная очистка льняного сырья с максимальной концентрацией примесей типа костры, которые отличаются по плотности от целлюлозы, и

облегчаются механохимическая и химическая обработка сырья с соответствующим повышением производительности и снижением затрат энергии и реагентов.

ческой кавитации и средств возбуждения гидродинамической кавитации.

Кавитационная обработка сопровождается легко регулируемым нагревом водной среды. Рост температуры усиливает и ускоряет механохимическую деструкцию по меньшей мере некоторых нецеллюлозных примесей, что повышает эффективность очистки. Выделившееся тепло нетрудно утилизировать внутри поточной линии.

Далее сущность полезной модели поясняется подробным описанием конструкции и работы поточной линии со ссылками на чертежи, где изображены на:

фиг.1 - общий вид поточной линии;

фиг.2 - ванна для механохимической обработки сырья в водной среде.

Предложенная поточная линия в предпочтительном варианте осуществления изобретательского замысла (см. фиг.1) имеет связанные подходящими средствами межоперационного транспорта:

по меньшей мере одно средство 1 очистки льняного сырья от грубых механических примесей, которым может служить подходящая чесальная машина;

по меньшей мере одно средство 2 рыхления сырья, которым также может служить другая подходящая чесальная машина и которое может дополнительно очищать сырьё от неволокнистых механических примесей типа мелких частиц костры;

по меньшей мере одна флотационная машина 3, которая (при повышенной загрязнённости льняного волокна нецеллюлозными примесями) может быть подключена на выход средства 2 рыхления;

по меньшей мере одно средство 4 механохимической обработки сырья в водной среде, которое, по желанию, может быть подключено либо только на выход средства 2 рыхления (при использовании сырья со стабильно низкой концентрацией нецеллюлозных примесей), либо только на выход полуфабриката из флотационной машины 4 (при использовании сырья со стабильно высокой концентрацией нецеллюлозных примесей), либо связано с указанными устройствами через не показанное особо подходящее средство переключения материальных потоков (при использовании сырья с переменной концентрацией нецеллюлозных примесей);

средство 5 промывки выделенных изо льна целлюлозных волокон, которое обычно имеет вид закрытой проточной ванны со встроенным в неё подходящим транспортёром мокрого полуфабриката; целлюлозных волокон от нецеллюлозных примесей;

рыхлитель 7 мокрого волокна,

конвейер-питатель 8 для подачи мокрого волокна на сушку,

подходящую сушильную машину 9 произвольной конструкции и

рыхлитель 10 высушенного до допустимой влажности целевого продукта, которым может служить по меньшей мере ещё одна подходящая чесальная машина.

Средствами межоперационного транспорта в поточной линии могут служить:

обычные планчатые конвейеры 11, которые включены между средствами 1 и 2, между средством 2 и флотационной машиной 3 и/или средством 4, между средством 4 и средством промывки 5 и между этим средством 5 и варочным котлом 6,

уже упомянутый конвейер-питатель 8 и

система 12 пневмотранспорта, которая включена между сушильной машиной 9 и рыхлителем 10.

Средство 4 механохимической обработки сырья в водной среде (см. фиг.2) имеет вид ванны, которая снабжена по меньшей мере одним средством возбуждения кавитации.

Если средство 4 выполнено в виде замкнутой ванны, имеющей лишь по меньшей мере один люк для загрузки обрабатываемого и выгрузки обработанного материала, то для механохимической обработки целесообразно применять средство возбуждения акустической кавитации на основе по меньшей мере одного генератора 13 ультразвуковых колебаний, звукопровод(ы) которого должны быть введены в плотный акустический контакт со стенками ванны.

Если же средство 4 выполнено в виде проточной ванны, которая оснащена по меньшей мере одним патрубком для подачи свежей очищенной воды и по меньшей мере одним патрубком для вывода водной дисперсии нецеллюлозных примесей, то для механохимической обработки можно применять как по меньшей мере одно средство 14 возбуждения гидродинамической кавитации, например, в виде кавитационного сопла, встроенного в патрубок для подачи воды, так и комбинацию средств 13 и 14.

Специалистам понятно, что описанная поточная линия может иметь не показанное на чертежах дополнительное оборудование, а именно:

де и варочным котлом 6;

систему контроля технологических параметров и средств управления отдельными частями этой линии и линией в целом;

стандартные средства фасовки и упаковки ваты на выходе;

подходящие средства асептических манипуляций с полученным из варочного котла полуфабрикатом и сухим целевым продуктом и/или стерилизации этого продукта.

Льняную вату на описанной линии изготовляют следующим образом.

Льняное сырьё из разобранных кип подают на средство 1 очистки, с которого грубые механические примеси поступают в не показанный на чертеже сборник очёсов для последующей утилизации, а подрыхлённый и частично упорядоченный волокнистый полуфабрикат первым планчатым конвейером 11 подают на средство 2 рыхления. Отделённые на этом средстве 2 очёсы также поступают в упомянутый сборник, а рыхлый упорядоченный волокнистый полуфабрикат вторым планчатым конвейером 11 обычно подают на флотационную машину 3 (хотя не исключена и прямая подача на средство 4).

Флотационная машина 3 отделяет всплывающие в водной среде остатки менее плотных примесей луба от более плотных тонущих целлюлозных волокон и прочно связанных с ними нецеллюлозных примесей типа лигниноподобных, жировых, воскоподобных и азотистых веществ. При этом для активации флотационного разделения могут быть использованы интенсивная аэрация водной среды, чтобы пузырьки воздуха или иного подходящего газа способствовали всплытию указанных остатков, и/или интенсивная турбулизация водной суспензии льняного сырья.

Полуфабрикат после флотационной очистки третьим планчатым конвейером 11 подают в средство 4 механохимической обработки сырья в кавитирующей водной среде.

Для этого включают генератор 13 ультразвуковых колебаний и/или средство 14 возбуждения гидродинамической кавитации. При схлопывании возникающих в жидкости каверн менее прочные, чем целлюлозные волокна, нецеллюлозные примеси дробятся и образуют сложную по составу водную дисперсию, включающую как растворённые, так и суспендированные или эмульгированные в воде вещества. Большую часть этой дисперсии удаляют промывкой либо непосредственно из средства 4, либо из дополнительного средства 5 промывки механохимически обработанного сырого льноволокна.

практически полностью освобождают целлюлозное волокно от нецеллюлозных примесей и отбеливают его. Для активации процесса химической доочистки водную суспензию льняного сырья в котле 6 целесообразно по меньшей мере периодически турбулизировать.

Котёл 6 эксплуатируют в режиме «варка-промывка. Химическую обработку завершают после доведения рН до величины 7,0-7,5.

В заключение процесса очистки выделенные изо льна мокрые целлюлозные волокна пятым планчатым конвейером 11 передают на рыхлитель 7. С него разрыхлённые и отчасти обезвоженные целлюлозные волокна поступают на конвейер-питатель 8 сушильной машины 9.

После сушки до остаточной влажности не более 8% льняная вата через систему 12 пневмотранспорта поступает на рыхлитель(и) 10.

Разрыхлённую вату дозируют и упаковывают известными средствами.

Для иллюстрации эффективности поточной линии ниже в таблице приведены сравнительные данные для ваты из хлопка и ваты из льна.

Показатели качества медицинской гигроскопической ваты по ГОСТ 5556-81 и медицинской гигроскопической ваты изо льна

5(j ////4

Таблица

Claims (3)

1. Поточная линия производства целлюлозной ваты изо льна, которая содержит по меньшей мере одно средство очистки сырья от грубых механических примесей, по меньшей мере одно средство рыхления сырья, по меньшей мере одно средство механохимической обработки сырья в водной среде, сушильную машину и по меньшей мере один рыхлитель высушенного до допустимой влажности целевого продукта, отличающаяся тем, что после средства механохимической обработки сырья дополнительно включен варочный котел для окончательной химической очистки целлюлозных волокон от нецеллюлозных примесей.

2. Поточная линия по п.1, отличающаяся тем, что перед средством механохимической обработки сырья дополнительно включена по меньшей мере одна флотационная машина.

3. Поточная линия по п.1, отличающаяся тем, что средство механохимической обработки сырья в водной среде выполнено в виде ванны, снабженной по меньшей мере одним средством возбуждения кавитации, которое выбрано из группы, состоящей из средств возбуждения акустической кавитации и средств возбуждения гидродинамической кавитации.