Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЛАБОГОРЮЧЕГО ВОЛОКНА ТЕХНИЧЕСКОЙ КОНОПЛИ И СООТВЕТСТВУЮЩЕЕ ВОЛОКНО

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к способам обработки растительного материала, в частности, к обработке волокон технической конопли.

Уровень техники

Известен способ обработки огнезащитным составом и огнезащищенный материал из целлюлозного волокна (RU 2480547 C2, опубл. 2013.04.27), который включает стадию обработки излучением с облучением материала из целлюлозного волокна излучением, стадию обработки фосфором добавлением способного к радикальной полимеризации фосфорсодержащего соединения к материалу из целлюлозного волокна и стадию обработки амином добавлением аминного соединения к материалу из целлюлозного волокна. Способное к радикальной полимеризации фосфорсодержащее соединение представляет собой винилфосфатное соединение. Аминное соединение представляет собой полимер, содержащий аминогруппу, который способен образовывать ион аммония в воде. Обработанное таким способом целлюлозное волокно используют для получения огнестойкого материала. В огнестойком материале целлюлозное волокно связано со способным к радикальной полимеризации фосфорсодержащим соединением реакцией присоединения, а аминное соединение связывается ионной связью с присоединенным и способным к радикальной полимеризации фосфорсодержащим соединением. Материал обладает достаточной огнестойкостью и превосходным тактильным ощущением ткани.

Однако в данном способе не говорится о том, как пропитать защитным составом волокна технической конопли, которые содержат достаточно большое количество лигнина, препятствующего пропитке волокна.

Известен источник (https://inlegmash--expo-ru.turbopages.org/inlegmash-expo.ru/s/ru/media/news/index.php?pcgi=id4%3D15109), в котором раскрывается химическое удаление лигнинов, которое повышает гидрофильность волокон технической конопли.

Но в этом источнике не раскрывается деталей процесса и применяется химический метод, который не является экологичным.

Известен выбранный в качестве прототипа объемный экологичный теплозвукоизоляционный утеплитель (RU 109767 U1, опубл. 2011.10.27), который относится к объемным экологичным теплозвукоизоляционным утеплителям и может найти применение в строительстве малоэтажных зданий промышленного и сельскохозяйственного назначения, жилых домов, а также при изготовлении межкомнатных и межквартирных перегородок. Задачей полезной модели является повышение теплоизоляционных свойств материала и изготовление экологичного строительного материала. Для решения поставленной задачи объемный экологичный теплозвукоизоляционный утеплитель, выполнен из волокнистой смеси, содержащей натуральные растительные волокна и полиэфирных волокон, причем в качестве полиэфирных волокон используется легкоплавкое бикомпонентное полиэфирное волокно, а объемный теплозвукоизоляционный материал содержит 70-90% натуральных растительных волокон и 10-30% легкоплавкого бикомпонентного полиэфирного волокна, скрепленных подплавленным легкоплавким бикомпонентным полиэфирным волокном, расположенным в местах контакта легкоплавких бикомпонентных полиэфирных волокон между собой и с остальными волокнами волокнистой смеси.

Хотя в данном решении и говорится о том, что готовое изделие утеплителя (выполненное из волокон технической конопли) обрабатывается огнезащитным препаратом Тезагран, но не раскрывается деталей обработки, а простое смачивание Тезаграном не обеспечивает достаточную эффективность пропитки технической конопли.

Раскрытие изобретения

Основными задачами, решаемыми заявленным изобретением, являются обработка волокон технической конопли, пропитка огнезащитным составом, производство хлопкоподобного волокна.

Сущность изобретения заключается в том, что сырье-тресту подвергают первичной подготовке, декартикации, регенерации, пропаривают для удаления лигнина, пропитывают еще теплое волокно составом, повышающим огнестойкость, в результате на выходе получается огнестойкое, натуральное, текстильное волокно.

Технический результат, достигаемый решением, заключается в улучшении пропитки волокна технической конопли огнезащитным составом и повышении его огнестойкости.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 показывает схему технологического процесса.

Осуществление изобретения

Схема процесса получения огнестойкого волокна технической конопли показана на фиг. 1. Процесс содержит пять этапов:

1. первичная обработка растительного сырья,

2. декортикация,

3. регенерация,

4. пропитка огнезащитным составом,

5. прессование.

Далее вышеупомянутые этапы описаны более подробно.

Первичная обработка растительного сырья в виде тресты

Для обеспечения возможности последующей декортикации и регенерации растительное сырье в виде тресты подвергается трепанию и отделению волокнистой части от костры.

Для трепания используются трепальные машины с рабочими органами из крупных колков со следующими размерами: основание - 4-5 мм, высота - 40-45 мм, наклон игл - 75 градусов, при этом скорость оборотов трепала регулируется и не превышает 50 оборотов в минуту.

Такие параметры обеспечивают разрыхление тресты с минимальным повреждением волокнистой части и эффективным выделением костры в виде мелких фрагментов, что положительно сказывается на дальнейшей пропитке волокна, очищенного от костры.

В результате первичной обработки получают натуральные волокна технической конопли высокой закостренности.

Декортикация и регенерация

Процесс заключается в разъединении пучков, отделенных на этапе первичной обработки от основной массы костры, волокон друг от друга с последовательным удалением остатков костры, находящейся внутри пучков волокон. Волокнистый материал технической конопли после первичной обработки с удалением основной массы костры поступает на последовательно установленные агрегаты разволокнения.

Агрегаты разволокнения производят разволокнение волокнистой массы на волокнистый материал-волокно за счет рабочих органов, состоящих из металлических колков установленных под углом на буковых планках, которые закреплены на вращающемся барабане диаметром 1,2 м. При поступлении рубленной массы колки выщипывают волокнистую массу. При этом процессе мелкие фрагменты (меньше 1 мм), костра и волокнистая пыль удаляется, а более крупный волокнистый материал поступает на последующий агрегат.

В составе линии используется четыре установки разволокнения. При этом два первых барабана оснащены колками на буковых планках с толщиной основания 3 мм, высотой 25 мм и углом наклона 45 градусов, два последних агрегата оснащены цельнометаллической пильчатой лентой (ЦМПЛ) намотанной на металлическую обечайку барабана с использованием удерживающегося клея для более тщательного разъединения отдельных волокон.

Параметры ЦМПЛ: основание - 1,3 мм, плотность зубьев - 150 шт. на кв. дюйм, угол наклона зуба - 15 градусов. Перенос разволокненного материала производится транспортёрами, а пыль и мелкие фрагменты удаляются с помощью пневмотранспорта. Скорость оборотов барабанов регулируется: первый барабан вращается с частотой 100 об/мин, второй барабан вращается с частотой 150-170 оборотов в минуту, третий барабан вращается с частотой 250 оборотов, четвертый барабан вращается с частотой 300-400 оборотов в минуту.

Постепенное повышение скорости вращения барабанов связано с более плотной структурой волокна после очистки от костры, поэтому для эффективной обработки необходимо более интенсивное воздействие.

Декортикация способствует лучшей очистке волокна от лигнина, благодаря уменьшению доли костры, освобождению волокна от ее включений и отделению ее остатков от поверхности волокнистой части. После декортикации получают более чистое волокно, поверхность которого лучше впитывает горячую воду и затем пропитку.

Этап регенерации осуществляется при использовании вместе с конопляным волокном волокон текстильных отходов, для этого отходы разволокняются, очищаются от мусора и прочих загрязнений, а затем подаются на чесальную машину, где приобретают вид, напоминающий обычной хлопковой ваты.

Пропитка огнезащитным составом

При производстве слабогорючего волокна технической конопли необходимо производить дополнительную обработку волокнистой массы огнезащитным составом.

Производится операция в две стадии:

-основная состоит из обработки паром для увлажнения и очистки от остатков лигнина на поверхности технической конопли при температуре 80-100 градусов и в течение 2-5 минут,

- нанесение огнезащитного состава с последующим отжимом.

Без обработки паром невозможна качественная пропитка волокна, так как лигнин препятствует пропитке. При этом нанесение огнезащитного состава осуществляют на еще теплое волокно (температура волокна от 60 до 80 градусов Цельсия или от 70 до 100 градусов), что способствует лучшей пропитке.

В качестве огнезащитной пропитки используется состав на основе формальдегида с концентрацией его в растворе 150-155 г/л, c добавлением соединений аммония и карбамида в концентрации 150-200 г/л в растворе, с добавлением буры и борной кислоты с содержанием 15-20 г/л.

Узел пропитки устанавливается после блоков декортикации и регенерации и в одном из вариантов представляет собой емкость с форсунками, теплое волокно подается в емкость и с разных направлений на него подается пропитка.

В результате такой обработки волокна оно становится слабогорючим, что подтверждается проведенными испытаниями по ГОСТ Р 57270-2016.

Прессование

Прессование готового продукта осуществляется посредством пресса для придания волокну требуемых свойств, в частности, плотности.

Варианты осуществления не ограничиваются описанными здесь вариантами осуществления, специалисту в области техники на основе информации изложенной в описании и знаний уровня техники станут очевидны и другие варианты осуществления изобретения, не выходящие за пределы сущности и объема данного изобретения.

Элементы, упомянутые в единственном числе, не исключают множественности элементов, если отдельно не указано иное.

Под функциональной связью элементов следует понимать связь, обеспечивающую корректное взаимодействие этих элементов друг с другом и реализацию той или иной функциональности элементов. Частными примерами функциональной связи может быть связь с возможностью обмена информацией, связь с возможностью передачи электрического тока, связь с возможностью передачи механического движения, связь с возможностью передачи света, звука, электромагнитных или механических колебаний и т.д. Конкретный вид функциональной связи определяется характером взаимодействия упомянутых элементов, и, если не указано иное, обеспечивается широко известными средствами, используя широко известные в технике принципы.

Способы, раскрытые здесь, содержат один или несколько этапов или действий для достижения описанного способа. Этапы и/или действия способа могут заменять друг друга, не выходя за пределы объема формулы изобретения. Другими словами, если не определен конкретный порядок этапов или действий, порядок и/или использование конкретных этапов и/или действий может изменяться, не выходя за пределы объема формулы изобретения.

Несмотря на то, что примерные варианты осуществления были подробно описаны и показаны на сопроводительных чертежах, следует понимать, что такие варианты осуществления являются лишь иллюстративными и не предназначены ограничивать более широкое изобретение, и что данное изобретение не должно ограничиваться конкретными показанными и описанными компоновками и конструкциями.