PL B1. INSTYTUT WŁÓKIEN NATURALNYCH I ROŚLIN ZIELARSKICH, Poznań, PL BUP 18/08

Transkrypt

1 PL B1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: (51) Int.Cl. D06B 13/00 ( ) D06M 10/02 ( ) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: (54) Sposób i urządzenie do intensyfikacji włókienniczych procesów pralniczych (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 18/08 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 11/13 (73) Uprawniony z patentu: INSTYTUT WŁÓKIEN NATURALNYCH I ROŚLIN ZIELARSKICH, Poznań, PL (72) Twórca(y) wynalazku: KAZIMIERZ RUSZKOWSKI, Łódź, PL RYSZARD KOZŁOWSKI, Poznań, PL ZDZISŁAW CZAPLICKI, Łódź, PL (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Alicja Rumpel

2 2 PL B1 Opis wynalazku Wynalazek dotyczy sposobu intensyfikacji włókienniczych procesów pralniczych w całej objętości obrabianego materiału oraz urządzenia do realizacji sposobu. Fale ultradźwiękowe mają szerokie zastosowanie we współczesnych procesach produkcyjnych i technologicznych, jak także w procesach poznawczych człowieka. Mimo, iż nie słyszalne dla człowieka po zastosowaniu na przykład w ultradźwiękowych urządzeniach sonarowych pozwalają na tworzenie obrazów przedmiotów i terenu, a zastosowanie ultradźwięków w innych dziedzinach umożliwia między innymi obróbkę powierzchniową materiałów. Podstawowym problemem przy ich stosowaniu są rozmiary - zazwyczaj niewielkie, ograniczające powierzchnię, jaka może być z ich pomocą obrabiana. Wynika to z charakteru fali ultradźwiękowej mającej częstotliwość drgań w zakresie 16 Hz 16 GHz, z czego wynika niemalże prostoliniowość rozchodzenia się tych fal przy wysokich częstotliwościach w niektórych ośrodkach. Przekłada się to na zastosowania generatorów ultradźwięków w różnego rodzaju operacjach przemysłowych. Właściwości ultradźwięków wykorzystywane są na przykład do czyszczenia powierzchni przedmiotów takich jak biżuteria, sztućce czy inne drobne elementy. Zabrudzony element umieszczany jest w wannie z cieczą, korzystnie o właściwościach środka powierzchniowo - czynnego, a następnie ciecz poddawana jest działaniu fali ultradźwiękowej. Sposób działania oraz konstrukcję takiego urządzenia przedstawiono w patencie US Umieszczone pod zbiornikiem z cieczą generatory fal wzbudzają cząstki cieczy, przez co umieszczona w niej substancja czyszcząca z większą siłą działa na powierzchnię czyszczonego przedmiotu. Innym przykładem wykorzystania właściwości ultradźwięków do dostarczania energii jest przedstawiona w patencie PL wanna ultradźwiękowa do pozyskiwania emulsji. Pod działaniem fal ultradźwiękowych składniki emulsji rozprowadzane są równomiernie w całej objętości wanny technologicznej. Fale ultradźwiękowe mają także zastosowanie przy łączeniu materiałów ze sobą. Patent US ukazuje konstrukcję maszyny przeznaczonej do miejscowego łączenia materiałów za pomocą fali ultradźwiękowej. Urządzenie ma kształt tradycyjnej maszyny do szycia, jednak igłę i całą głowicę szyjącą zastąpiono sonotrodą generującą fale o dużej energii. Innym przykładem zastosowania takiego sposobu wykończania tkanin jest wykorzystanie generatora ultradźwięków do łączenia tkanin specjalnych. Patent US ujawnia konstrukcję urządzenia, które może być stosowane do spawania (zgrzewania), materiałów termoplastycznych. Metoda ta jest wykorzystywana zwłaszcza przy produkcji odzieży przeciwchemicznej i gazoszczelnej. Materiały łączone mogą być dociskane do sonotrody mechanicznie lub pneumatycznie na przykład za pomocą sprężonego powietrza. Innym przykładem wykorzystania takiego typu urządzeń jest wytwarzanie ażurowych taśm ozdobnych. Urządzenia tego typu ukazane są w wielu patentach i zgłoszeniach patentowych. Głowica sonotrody umieszczona jest nad obracającym się wałkiem - kowadełkiem z wytłoczonym wzorem, część przedstawionych rozwiązań ukazuje także samą głowicę wytworzoną jako obrotowy wałek, pomiędzy którym a kowadełkiem przemieszcza się wykończany materiał. W wypadku nie stosowania kowadełka energia sonotrody może być zastosowana także do cięcia płatów materiału. Zastosowanie fal, także ultradźwiękowych w co najmniej dwóch ośrodkach charakteryzujących się znacznymi różnicami w swojej budowie, na przykład stanem skupienia, powoduje częściowe załamanie się i częściowe odbicie fali. Część energii, jaką miała fala akustyczna przed przejściem między ośrodkami jest tracona i przekazywana cząstkom ośrodków zarówno opuszczanego, jak też tego, w który fala wnika. Skutkiem tego są drgania cząstek nowego ośrodka oraz w ośrodkach ciekłych powstawanie zjawiska kawitacji, polegającego na powstawaniu w cieczy nieciągłości. Wówczas prędkość ruchu cząstek ośrodka ciekłego gwałtownie wzrasta, dodatkowo zwiększając drgania ośrodka. Zjawiska te mogą z powodzeniem zostać wykorzystane do intensyfikacji niektórych procesów włókienniczych, zwłaszcza wykonywanych w mokrych technologiach. Jak dowodzą wykonane na potrzeby wynalazku badania zastosowanie ultradźwięków w mokrych procesach włókienniczych przyspiesza te procesy, powoduje pęcznienie włókien oraz rozwinięcie powierzchni wewnętrznej obrabianego materiału, przez co ułatwiona jest na przykład penetracja wnętrza materiału przez czynniki technologiczne. Znany jest także sposób i urządzenie według EP , w którym materiał tekstylny poddawany procesowi technologicznemu przechodzi przez kadź technologiczną w której umieszczony jest generator ultradźwięków. Przy czym generowana fala ultradźwiękowa działa na obrabiany materiał

3 PL B1 3 obustronnie i materiał ten przemieszcza się w obrębie generatora fali pionowo. Na skutek takiego sposobu prowadzenia procesu dodatki technologiczne zawarte w kąpieli mimo działania fali dźwiękowej opadają grawitacyjnie na dno kadzi. Dlatego w praktyce stosuje się dodatkowe urządzenia wymuszające cyrkulację cieczy technologicznej w kadzi. Sposób intensyfikacji włókienniczych procesów pralniczych według wynalazku polega na wykorzystaniu nieoczekiwanych skutków umieszczenia znanego generatora fal ultradźwiękowych w wykończalniczej wannie pralniczej. Generator fal ultradźwiękowych umieszczony jest pod wanną, przez co energia fali przekazywana jest cząstką materiału, z jakiego wykonano wannę, a następnie przekazywana jest ośrodkowi ciekłemu wewnątrz wanny technologicznej. W innym przykładzie wykonania generator fal ultradźwiękowych umieszczony jest wewnątrz wanny pralniczej w postaci na emitującej falę ultradźwiękową płaskiej płyty umieszczonej na dnie lub stanowiącej dno wanny pralniczej. Podczas prac związanych z wykorzystaniem włókienniczych procesów pralniczych materiał tekstylny w zależności od wariantu konstrukcyjnego urządzenia wprowadzany jest do, lub przeprowadzany przez wannę z zamontowanym prostopadle w jej dnie co najmniej jednym generatorem fal ultradźwiękowych. Na skutek działania fali akustycznej cząsteczki znajdującej się w zbiorniku (wannie) cieczy zaczynają się szybciej poruszać, a powstałe w procesie kawitacji pęcherzyki, szybko przemieszczające się w wannie i ich implozja, powodują większą równomierność rozprowadzenia środków piorących używanych w włókienniczych procesach pralniczych oraz lepszą penetrację przez ciecz struktury umieszczonego w wannie materiału. Umieszczenie generatora fali prostopadle w dnie kadzi technologicznej przeciwdziała ponadto grawitacyjnemu opadaniu cząstek dodatków technologicznych. Poddany wcześniejszym operacjom technologicznym, na przykład barwieniu materiał przez co najwyżej 30 minut zostaje poddany intensywnemu płukaniu (praniu). Korzystnie, gdy materiał płukany (prany) jest wstępnie w wodzie o temperaturze C, a następnie w wodzie o temperaturze pokojowej. Proces płukania odbywa się w tej samej wannie, co wcześniejsze operacje technologiczne, korzystnie przy cały czas włączonych generatorach ultradźwięków. Wówczas z materiału usunięte zostają niezwiązane cząsteczki barwników, impregnatów oraz inne zanieczyszczenia. Po wypłukaniu materiał musi zostać umieszczony w suszarce włókienniczej i pozostawiony do całkowitego wyschnięcia. Korzystnie, gdy suszarka utrzymuje stałą temperaturę 120 C. Urządzenie według wynalazku zawiera kadź zaopatrzoną w generatory fal ultradźwiękowych, generatory te wbudowane są w dno kadzi i ustawione prostopadle do płaszczyzn dna oraz boków kadzi. Generatory mogą być także umieszczone wewnątrz kadzi. Zastosowanie wykorzystywanych w innych gałęziach przemysłu płuczek ultradźwiękowych pozwala, jak pokazują przedstawione badania skrócić czas operacji technologicznych takich jak na przykład barwienie czy pranie o ponad 50%, przy jednoczesnym zwiększeniu odporności materiału na tarcie mokre do 3 razy, co odpowiada zastosowaniu droższych barwników kadziowych w tradycyjnych mokrych procesach włókienniczych. Przedmiot wynalazku przedstawiony został na rysunku, na którym: Fig. 1. przedstawia urządzenie według wynalazku w pierwszym wariancie wykonania, Fig. 2 przedstawia urządzenie według wynalazku w drugim wariancie wykonania. P r z y k ł a d I Materiał tekstylny 1, który ma zostać poddany włókienniczemu procesowi pralniczemu, zostaje doprowadzony do kadzi 2 z cieczą technologiczną 3 za pomocą zespołu wałków - prowadnic 4. Przy czym zespół wałków - prowadnic 4 składa się z dwóch obracających się w przeciwnych kierunkach wałków, za którymi znajdują się dwa wałki napinające zespołu wałków - prowadnic 4. Przy czym jeden z wałków napinających umieszczony jest w osi styku prowadnic 4, natomiast drugi umieszczony jest w pobliżu dna wanny pralniczej. Następnie materiał tekstylny 1 zanurzany jest w cieczy piorącej 3 i przechodzi przez kadź 2 z odpowiednio dobraną dla procesu prędkością. Prędkość przesuwu materiału tekstylnego dobrana jest tak, aby fale ultradźwiękowe nie uszkodziły materiału tekstylnego. Kadź 2 w swojej podstawie 5 ma wbudowane generatory 6 fal ultradźwiękowych. Generatory 6 tworzą płytę umieszczoną na dnie kadzi 2, a emitowane przez nią fale ultradźwiękowe wzbudzają cząsteczki kąpieli piorącej 3. Po przejściu przez kadź 2 materiał tekstylny 1 odbierany jest przez zespół wałków prowadnic 7, przy czym przed zespołem wałków - prowadnic 7 znajdują się dwa wałki napinające, z których jeden umieszczony jest blisko dna wanny pralniczej, a drugi znajduje się na osi styku prowadnic 7. Następnie materiał tekstylny poddawany jest suszeniu.

4 4 PL B1 P r z y k ł a d II Materiał tekstylny 1, który ma zostać poddany mokremu procesowi włókienniczemu, zostaje doprowadzony do kadzi 2 z cieczą technologiczną 3 za pomocą zespołu wałków - prowadnic 4. Następnie materiał tekstylny 1 zanurzany jest w cieczy technologicznej 3 i przechodzi przez kadź 2 z odpowiednio dobraną dla procesu prędkością. Kadź 2 w swojej podstawie 5 ma wbudowane generatory 6 fal ultradźwiękowych. Generatory 6 są ustawione prostopadle do płaszczyzn dna oraz boków kadzi 2, a emitowane przez nie fale ultradźwiękowe wzbudzają cząsteczki cieczy technologicznej 3. Po przejściu przez kadź 2 materiał tekstylny 1 odbierany jest przez zespół wałków - prowadnic 7, a następnie poddawany obróbce w innych procesach włókienniczych. Zastrzeżenia patentowe 1. Sposób intensyfikacji włókienniczych procesów pralniczych w którym materiał tekstylny (1), który ma zostać poddany włókienniczemu procesowi pralniczemu, zostaje wprowadzony do kadzi (2) z cieczą piorącą (3) następnie zanurzany jest w cieczy technologicznej (3) i przechodzi przez kadź (2) z odpowiednio dobraną dla procesu prędkością przy czym emitowane przez generatory (6) fale ultradźwiękowe wzbudzają cząsteczki cieczy technologicznej (3), znamienny tym, że fale ultradźwiękowe emitowane są przez generatory (6) umieszczone prostopadle w dnie kadzi (2), a materiał tekstylny (1) w postaci taśmy jest podawany za pomocą zespołu wałków - prowadnic (4) do kadzi (2) i przechodzi przez kadź (2) z odpowiednio dobraną dla procesu prędkością, przy czym zespół wałków prowadnic 4 składa się z dwóch obracających się w przeciwnych kierunkach wałków, za którymi znajdują się dwa wałki napinające zespołu wałków - prowadnic 4, a jeden z wałków napinających umieszczony jest w osi styku prowadnic 4, natomiast drugi umieszczony jest w pobliżu dna wanny pralniczej, a po przejściu przez kadź (wannę) (2) materiał tekstylny odbierany jest przez zespół wałków - prowadnic 7, przy czym przed zespołem wałków - prowadnic 7 znajdują się dwa wałki napinające, z których jeden umieszczony jest blisko dna wanny pralniczej, a drugi znajduje się na osi styku prowadnic 7, przy czym temperatura kąpieli w kadzi (2) wynosi co najwyżej 60 C i trwa co najwyżej 30 minut i jest powtarzana, przy czym temperatura kolejnej kąpieli jest temperaturą pokojową. 2. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że po zakończeniu procesu prania z wykorzystaniem fal ultradźwiękowych bela materiału tekstylnego (1) poddawana jest dalszej obróbce - suszeniu. 3. Urządzenie do intensyfikacji mokrych procesów włókienniczych, znamienne tym, że zawiera kadź (2) wyposażoną w generatory (6) fal ultradźwiękowych umieszczone w dnie kadzi technologicznej (2) o osiach prostopadłych do dna wanny pralniczej, a także zespół wałków - prowadnic (4) doprowadzających materiał tekstylny do wanny pralniczej (kadzi (2)) oraz zespół wałków - prowadnic (7), odbierających materiał tekstylny, a zespół wałków - prowadnic 4 składa się z dwóch obracających się w przeciwnych kierunkach wałków, za którymi znajdują się dwa wałki napinające zespołu wałków -prowadnic 4, a jeden z wałków napinających umieszczony jest w osi styku prowadnic 4, natomiast drugi umieszczony jest w pobliżu dna wanny pralniczej, a zespół wałków - prowadnic 7, poprzedzony jest dwoma wałkami napinającymi, z których jeden umieszczony jest blisko dna wanny pralniczej, a drugi znajduje się na osi styku prowadnic Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że generatory (6) tworzą płytę umieszczoną na dnie kadzi (2).

5 PL B1 5 Rysunki

6 6 PL B1 Departament Wydawnictw UP RP Cena 2,46 zł (w tym 23% VAT)