專利名稱：棉包熱處理方法
背景技術(shù)：
在紡織品喂入原料，尤其對(duì)壓于包中棉花的傳統(tǒng)加工期間，常常會(huì)產(chǎn)生一些健康、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)問題。
這些問題包括威脅健康的霉菌、尤其在葉片(苞葉)中的黃曲霉毒素的產(chǎn)生；對(duì)于隨后處理步驟的不適宜的水分；和在隨后根據(jù)軋棉機(jī)的性質(zhì)，軋棉機(jī)的在前的儲(chǔ)存條件，打包條件和含水量處理之前在加工機(jī)器或軋棉機(jī)中輸送材料的雜亂狀態(tài)。
試圖預(yù)處理喂入原料來解決這個(gè)問題，由于技術(shù)和/或經(jīng)濟(jì)上的原因，還未獲得成功。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種用以解決健康和技術(shù)問題的方法，這些問題對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的紡織品喂入材料加工過程是有影響的。
本發(fā)明的另一目的是提供一種加工方法，該方法使得在細(xì)紗質(zhì)量方面得以改善，并且提高生產(chǎn)量。
本發(fā)明的再一目的是提供一種喂入原料的制備方法，該方法是可重復(fù)的，有效的，并且其生產(chǎn)一種在其生物活動(dòng)性受到很大限制的喂入原料，尤其保證即使在由空氣中孢子產(chǎn)生的新的污染情況下，也只能發(fā)生霉菌最小的進(jìn)一步發(fā)展。
本發(fā)明的熱處理包括把喂入原料放置在一處理室中并且使喂入原料經(jīng)受一些處理循環(huán)，其包括處理室的抽成真空以減少壓力，并且在一處理循環(huán)中把蒸氣用于喂入原料中，使得蒸氣貫入到棉包內(nèi)部。至少進(jìn)行4次，較好是5次處理循環(huán)。
熱處理是通過分步調(diào)節(jié)的形式(交替改變抽真空和蒸氣處理的占用時(shí)間)而完成的，該調(diào)節(jié)可通過傳統(tǒng)的處理系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，例如商標(biāo)為CONTEXXOR，由Xorella，CH-5430Wettingen Switzerland銷售。
已驚人地發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明使得可能成功地以經(jīng)濟(jì)合理時(shí)間和經(jīng)濟(jì)恰當(dāng)?shù)哪芰肯奶幚硪环N重壓的棉包。處理裝置最好是根據(jù)WO98/2190和美國專利US6,094,840而操作。
現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，一種5循環(huán)蒸氣程序在棉包內(nèi)部生產(chǎn)最終溫度約80℃。當(dāng)需要?dú)⒕蚱茐纳锘钚圆牧蠒r(shí)，可以獲得或者利用較高的棉包溫度。
一般，本工藝過程包括把將要處理的棉包放置在一個(gè)封閉容器中，并且對(duì)其容器抽真空以減少壓力在約50到200毫巴(mbar)范圍。隨后輸入蒸氣，并且使蒸氣滲透到棉包，一個(gè)處理周期一般為5到15分鐘，在加入蒸氣步驟期間，棉包的內(nèi)部溫度增加到大約60℃到80℃。容器再被抽真空，所保留的蒸氣同時(shí)抽出并且在容器外部冷凝，然后重復(fù)工藝過程。較好的是，織物經(jīng)受最少限度為4次蒸氣循環(huán)。處理結(jié)束后棉包被移去。在一個(gè)適當(dāng)?shù)睦鋮s期間之后，在該期間內(nèi)小量剩余水分蒸發(fā)，為便于裝運(yùn)棉包可被包封。
各蒸氣處理步驟可以是一精選的時(shí)間，大約為5分鐘，其一般能使棉包的內(nèi)部到達(dá)60至80℃，棉包溫度隨每一蒸氣循環(huán)而增加。最好最終內(nèi)部溫度為80℃以確保細(xì)菌和霉菌的消除。棉包的溫度監(jiān)控可使用溫度傳感器來實(shí)施，而處理階段時(shí)間是通過內(nèi)部棉包所要求的溫度來確定。同樣，所使用的真空度可在50到200毫巴范圍內(nèi)，一般最大真空度是用于開始處理階段。對(duì)于一種5循環(huán)工序，50，200，2000和200毫巴的真空度是可接受的，其真空度初始作用是使蒸汽的引入便于深入到棉包中并因此改善蒸汽與棉包之間的熱傳遞。整個(gè)加工時(shí)間，包括處理階段和在處理階段之間對(duì)腔室再抽真空所需要的時(shí)間，少于大約2小時(shí)。
工藝過程可在一種本技術(shù)領(lǐng)域中已知類型的真空蒸汽腔室中完成的，其具有一內(nèi)部設(shè)置的水浴器，該水浴器被加熱使得產(chǎn)生蒸汽。另外，蒸汽能夠由腔室的外部產(chǎn)生并且通過適當(dāng)?shù)难b有閥門的管而傳送到抽真空室。如本領(lǐng)域中已知的真空泵和冷凝器形成真空并且抽出在蒸汽加工循環(huán)結(jié)束時(shí)剩余水蒸氣/蒸汽。當(dāng)使用已知外部蒸汽源時(shí)，與加熱水浴器相反，有利的是具有一排出裝置使得在真空形成之前或形成期間冷凝物將被抽出。
下述的一系列試驗(yàn)是根據(jù)本發(fā)明而完成的，并且為具有一些與實(shí)驗(yàn)有關(guān)參數(shù)的示例。具有尺寸為1380×530×900mm，體積V＝660cm3，重量G約為250kg，密度y＝0.38kg/dm3的棉包根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行處理。在棉包中不同的位置處插入一些溫度傳感器，如

圖1a-1c所示。對(duì)于該處理工藝來說使用具有體積為10.2m3的Xorella CONTEXXOR單元的處理裝置進(jìn)行處理。
棉包經(jīng)受一蒸汽/抽真空程序，采用4次真空循環(huán)，如下列所述蒸汽加工程序第一真空050毫巴＝95％第一循環(huán)T1＝60℃-5min從空的蒸發(fā)器開始第一循環(huán)，或從冷水浴器開始。
第二真空100毫巴＝90％第二循環(huán)T2＝70℃-5min第三真空100毫巴＝90％第三循環(huán)T3＝80℃-10min第四真空200毫巴＝80％第四循環(huán)T4＝80℃-15min
總的時(shí)間約100分鐘具有4個(gè)測(cè)量傳感器和碼垛盤的棉包的重量增加調(diào)節(jié)之前258.60kg＝100％重量調(diào)節(jié)之后5分鐘 268.90kg＝+3.98％重量增加調(diào)節(jié)之后90分鐘 267.40kg＝+3.40％重量增加測(cè)量傳感器的重量 1.25kg碼垛盤重量14.35kg在90分鐘冷卻時(shí)間之后，測(cè)量傳感器被移開并且棉包用一碼垛盤扎結(jié)機(jī)被包封在箔片中。實(shí)際上，在棉包被包裝之前，要花費(fèi)1-1.5小時(shí)。因此可以預(yù)料到有3.0％到最大約3.2％的重量增加。試驗(yàn)過程中的記錄試驗(yàn)在2個(gè)階段中錯(cuò)誤地完成，因?yàn)樵陂_始和在第一次循環(huán)之后，CPU由于軟件系統(tǒng)干涉編程裝置導(dǎo)致CPU失效。在第一次循環(huán)(96％，60℃-5分鐘)之后和在達(dá)到第一次中間真空之后，當(dāng)加熱被接通時(shí)程序停止，而蒸發(fā)器被放空。隨后加工工藝重新開始。在修正了上述錯(cuò)誤之后加工工藝重新開始。并且根據(jù)預(yù)選加工步驟運(yùn)行程序。一般，階段1不會(huì)影響試驗(yàn)參數(shù)?？梢詫⑦@個(gè)試驗(yàn)看作具有預(yù)熱程序的4次循環(huán)的標(biāo)準(zhǔn)蒸氣程序。真空度真空度為50毫巴＝95％的開始工作的真空度是通過在真空泵進(jìn)口處氣體噴射而產(chǎn)生的。一直到真空度達(dá)到90％，氣體噴射才會(huì)接通。
通過在真空泵進(jìn)口處一管束冷凝器而產(chǎn)生100毫巴的中間真空度。
測(cè)量點(diǎn)MP1獲得在第一次循環(huán)之后的設(shè)定點(diǎn)溫度T1＝60℃，在隨后循環(huán)中遵循該預(yù)選溫度。在第一次循環(huán)結(jié)束時(shí)發(fā)生蒸氣滲入到100mm的深度。
在第二次真空循環(huán)的升溫階段期間，在分別150和200mm深度處的溫度MP2和MP3開始顯著地上升到設(shè)定點(diǎn)溫度T2＝70℃，盡管該設(shè)定點(diǎn)溫度還沒有達(dá)到。直到第三次真空循環(huán)的保持階段，在150mm深度處的MT2設(shè)定點(diǎn)溫度T＝80℃才達(dá)到。
在第四次真空循環(huán)期間，在200mm深度處達(dá)到MP3設(shè)定點(diǎn)溫度T＝80℃。此時(shí)，蒸氣已滲透棉包約200mm的深度。
在棉包內(nèi)部在MP4處溫度上升緩慢。平均計(jì)算，溫度上升率為每分鐘0.75℃。然而，在每次真空循環(huán)結(jié)束之后，溫度上升是較急劇的，其表明通過中間真空加速了蒸氣滲透。
在達(dá)到第四次循環(huán)溫度10分鐘之后，要達(dá)到在測(cè)量點(diǎn)MP4處的設(shè)定溫度。
在棉包中達(dá)到設(shè)定溫度T4＝80℃之后，蒸氣滲透理論上已完成。由于整個(gè)棉包隨后加熱到溫度80℃，進(jìn)一步的蒸氣處理時(shí)間不會(huì)增加濕度。在包裝之后重量損失在90分鐘的冷卻時(shí)間之后，測(cè)量傳感器被移開并且棉包用一碼垛盤扎結(jié)機(jī)被包封在箔片中以便儲(chǔ)存。棉包內(nèi)部溫度在此時(shí)仍是高的，如下面的測(cè)量記錄所示測(cè)量點(diǎn)MP170℃測(cè)量點(diǎn)MP276℃測(cè)量點(diǎn)MP3，4 78℃包括碼垛盤的被包裝的棉包No.1重量損失天重量W/碼垛盤差別開始267.45kg(100％)2 267.30kg 0.15kg＝0.00％4 267.15kg 0.30kg＝0.11％8 266.90kg 0.55kg＝0.20％13 266.65kg 0.80kg＝0.30％21 266.65kg 0.80kg＝0.30％26 266.70kg 0.75kg＝0.30％在儲(chǔ)存2周之后包裝的棉包的重量損失相當(dāng)于原始重量267.45kg的0.3％。在隨后的星期期間沒有出現(xiàn)重量變化。
假設(shè)包裝箔片不透氣，預(yù)料沒有另外的重量損失。上述0.80kg的重量損失還包括重量為15kg的木材碼垛盤的重量損失。蒸氣處理增加了碼垛盤的重量4％，這是由于有0.60kg附加水分，其在儲(chǔ)存期間蒸發(fā)。
如果這個(gè)約0.6kg的碼垛盤重量損失從總的重量損失中減去，基于箔片的重量損失尤其很小，僅為0.20kg或0.075％，可以大致忽略。冷凝物累積在冷卻時(shí)間2小時(shí)之后，在包裝箔片內(nèi)形成一冷凝物薄膜，約2天之后其合聚集為水滴。這些水滴在兩天之后仍可清楚地看到，但在包裝之后當(dāng)重量測(cè)量需用8天時(shí)，水滴不再看到。
在約4天之內(nèi)棉包被冷卻下來，這時(shí)候蒸發(fā)停止并且棉包再吸收凝聚的水滴。以100％空氣濕度的棉花吸收的水份約達(dá)到其本身重量的約15％。
在達(dá)到100毫巴真空之后，蒸汽滲透可通過盡可能快速地使溫度增加到約80℃的設(shè)定值而加速。由于在80℃蒸汽有約450毫巴的蒸汽飽和壓力，壓力差則為450-100＝350毫巴；這有助于更有效地和快速地迫使蒸汽進(jìn)入棉包中。理論根據(jù)在蒸汽加工處理之后重量增加3.98％。單獨(dú)這個(gè)事實(shí)證實(shí)了100％的棉包物質(zhì)通過蒸汽加工處理而被變熱。以下列給出的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)計(jì)算理論上重量增加棉包的凈重 G＝250.00kg棉花的比熱 c＝1.3KJ/kg℃溫差 ΔT＝80℃-20℃＝60℃蒸汽的汽化熱 r＝2350KJ/kg蒸汽對(duì)于棉包加熱到80℃所需要的熱能QQ＝c×G×ΔTQ＝1.3×250×60＝19,500KJ棉包用飽和蒸汽加熱。蒸汽把其汽化熱通過冷凝作用轉(zhuǎn)移到棉花上。棉花是吸濕的并且在20℃以水分重量計(jì)儲(chǔ)存達(dá)到18％。由于棉花吸收冷凝物，根據(jù)所需要的蒸汽數(shù)量，其棉花重量增加。
根據(jù)汽化熱r＝2350KJ/kg蒸汽，下面是所需要的蒸汽數(shù)量DD＝Q/rD＝19,500/2350＝8.29kg蒸汽8.29kg蒸汽因此要求加熱棉包達(dá)到80℃。蒸汽然后冷凝為8.29kg水，其由棉花吸收。這個(gè)8.29kg的重量增加相當(dāng)于增加3.32％。
由于上述計(jì)算沒有考慮約6％的原始水分含量，實(shí)際重量增加約大于計(jì)算值即約3.75％的13％。這個(gè)數(shù)值與3.93％的測(cè)量重量增加之間的差-該差大于理論計(jì)算值-可歸因于±0.2kg差額和物理數(shù)據(jù)的測(cè)重精度。
在根據(jù)本發(fā)明的第二試驗(yàn)中，一種5循環(huán)工藝程序是在下列條件下用于棉包上蒸汽加工處理程序第一真空50毫巴＝95％第一循環(huán)T1＝80℃-2min從具有空的蒸發(fā)器，或具有冷的水浴器開始第一循環(huán)。
第二真空200毫巴＝80％第二循環(huán)T2＝80℃-5min第三真空200毫巴＝80％第三循環(huán)T3＝80℃-5min第四真空200毫巴＝80％第四循環(huán)T4＝80℃-7min第五真空200毫巴＝80％第五循環(huán)T5＝80℃-9min總的時(shí)間約100min。棉包測(cè)量傳感器并且和碼垛盤一起的重量增加調(diào)節(jié)之前 260.80kg＝100％重量調(diào)節(jié)之后5分鐘270.15kg＝3.58％重量增加在約10分鐘之后，棉包、測(cè)量傳感器和碼垛盤被包封在箔片中。被包裝的棉包的冷卻圖3是測(cè)量傳感器溫度曲線。冷卻溫度記錄數(shù)據(jù)如下1天以后 MP2，3，4內(nèi)部50℃MP1外部 45℃2天之后MP2，3，4內(nèi)部35℃MP1外部 32℃試驗(yàn)過程中的記錄控制系統(tǒng)在5循環(huán)操作中，1-循環(huán)程序用T＝80℃，時(shí)間為99分鐘編程序。在99分鐘的占用時(shí)間中真空泵手動(dòng)地接通和關(guān)閉。對(duì)于每次循環(huán)的占用時(shí)間被保持直到明顯地證實(shí)在測(cè)量點(diǎn)1-4處的溫度或是被改變或是保持未被改變。真空度開始工作真空度-50mba真空度為50毫巴＝95％的開始工作的真空度是通過在真空泵進(jìn)口處氣體噴射而產(chǎn)生的。一直到真空度達(dá)到90％，氣體噴射才接通。對(duì)于在冷卻水浴器中達(dá)到恰當(dāng)?shù)恼婵斩人枰臅r(shí)間為相當(dāng)長的15分鐘時(shí)間。根據(jù)計(jì)算(t＝60×V/S×In p1/p2＝60×10.2/400×3＝5)，其真空度將在5分鐘內(nèi)達(dá)到。15℃的冷卻水溫度和干燥空氣抽出的真空泵操作條件是最佳的。所需要的長時(shí)間是歸因于蒸發(fā)器泄漏或真空泵功率不足。中間真空度-200毫巴中間真空度達(dá)到200mba是在真空泵進(jìn)口處用一管束冷凝器而產(chǎn)生的。在第1和第2循環(huán)之后前2個(gè)真空度持續(xù)7分鐘，在第3和第4循環(huán)之后持續(xù)8-9分鐘。對(duì)于在循環(huán)3和4之后這個(gè)較長的真空時(shí)間的原因是部分棉包物質(zhì)在第3循環(huán)之后已經(jīng)變熱并且在真空階段期間再次冷卻下來。測(cè)量點(diǎn)溫度次序在該工藝程序期間記錄了在4個(gè)測(cè)量點(diǎn)處的溫度。測(cè)量點(diǎn)MP1深度100mm(黑)直到第二循環(huán)加熱和保持階段在該點(diǎn)處的溫度才開始上升。在第三循環(huán)開始時(shí)達(dá)到設(shè)定點(diǎn)值。測(cè)量點(diǎn)MP2深度150mm(綠)直到第三循環(huán)加熱和保持階段，在該點(diǎn)處的溫度才開始上升。然后其與蒸氣溫度同時(shí)上升，但僅在第五循環(huán)加熱階段開始時(shí)達(dá)到設(shè)定點(diǎn)溫度。在第四循環(huán)保持階段期間，溫度不再上升并且保持恒定。由于溫度將不會(huì)有進(jìn)一步的增加，因此延長該保持時(shí)間已經(jīng)沒有任何意義。測(cè)量點(diǎn)MP3深度200mm(蘭)該溫度特征類似于MP2，但有相當(dāng)?shù)偷臏囟戎怠ＴO(shè)定點(diǎn)溫度與MP2一起達(dá)到第五循環(huán)加熱階段開始處。
在MP2和MP3處的溫度特征表明4個(gè)循環(huán)是不夠的第五循環(huán)是必要的。然而第四循環(huán)保持時(shí)間能夠從7分鐘縮短到5分鐘甚至3分鐘。測(cè)量點(diǎn)MP4深度250mm(棕色)如試驗(yàn)No.1，棉包內(nèi)部在MP4處的溫度僅是以約0.75℃/分鐘慢慢上升。直到在第五循環(huán)保持時(shí)間期間，設(shè)定溫度才達(dá)到。此外，在每次循環(huán)結(jié)束之后，溫度上升是較急劇的。
在包裝之后重量損失在僅為10分鐘較短冷卻時(shí)間之后，為了記錄冷下來時(shí)的溫度特征，棉包與4個(gè)被插入的傳感器包裝起來。見A棉包重量增加的說明。
包裝好的棉包的總重量是271.35kg，其中包括傳感器和在蒸氣處理干燥中的碼垛盤。在溫度測(cè)量6天之后，傳感器(重1.25kg)被移開。初始重量(100％用于重量損失測(cè)量值的參照)是271.35kg-1.25kg＝270.10kg。包括碼垛盤的包裝的棉包No.3的重量損失天具有碼垛盤的重量差異開始 270.10kg 沒有(100％)6269.15kg 0.95kg＝0.35％12 269.10kg 1.00kg＝0.37％12天之后0.37％的百分比重量損失是多于0.07％，或者高于試驗(yàn)No.1中20％。即使在12天之后，百分比重量損失仍約為0.3％。這個(gè)大范圍的差異可歸因于具有伸長箔片的較低質(zhì)量的包裝，或歸因于稱重不精確。也有可能是由于在No.3棉包中通過具有過分熱包裝的箔片較高的蒸發(fā)擴(kuò)散所造成的。
如果與試驗(yàn)No.1一樣，減去0.60kg碼垛盤重量，在12天之后重量損失是0.40kg或0.15％。在包裝箔片內(nèi)部的冷凝形成在箔片內(nèi)的冷凝物在5到6天內(nèi)由棉纖維再吸附。
為了盡可能快速地達(dá)到蒸氣處理溫度，最好是直接的蒸氣噴射。在T＝80℃情況下，蒸氣壓力約為500毫巴，這樣蒸氣通過在先前200毫巴真空度之上的300毫巴差別的壓力而被壓入到棉包中。
直接蒸氣噴射可除去由于受棉纖維污染水浴器問題。
至少需要4個(gè)循環(huán)。由于充分的加熱量，將使得有可能在少于2小時(shí)的情況下完成加工工藝。
每噸棉纖維能量消耗——近似45kWh具有溫度上升△T＝60℃每噸紗線理論上能量消耗是1.3×1000×60 =78,000KJ＝22kWh?？紤]到在中間循環(huán)之后所需求的4到5次再加熱，每次約20℃，以及其它損失，則需要約100％另外的能量。一般我們將要求每噸紗線最佳能量消耗約45kWh。
權(quán)利要求
1.一種用于棉包纖維喂入原料熱處理的工藝方法，其包括的步驟i.把棉包放在一個(gè)密封腔室中；ii.對(duì)腔室抽真空以降低壓力；iii.把蒸氣輸入到密封腔室中使棉包的溫度上升到一高溫值；iv.重復(fù)步驟ii和iii，從而達(dá)到棉包調(diào)節(jié)所希望的程度；和v.把棉包從腔室中移開。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝方法，其中步驟iv至少進(jìn)行3次。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝方法，其中步驟iv至少進(jìn)行4次。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的工藝方法，其中在步驟iii的最后重復(fù)期間，棉包的溫度是80℃。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的工藝方法，其中步驟iv進(jìn)行3次并且在抽真空步驟中所降低的壓力是50，100，100和200毫巴。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的工藝方法，其中在5個(gè)抽真空步驟中所降低的壓力分別是50，200，200，200和200毫巴。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的工藝方法，其中在步驟iii期間棉包將獲得的溫度分別是60℃，70℃，80℃和80℃。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的工藝方法，其中每步驟iii保持約5分鐘。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的工藝方法，其中步驟iii保持周期分別是5分鐘，5分鐘，10分鐘和15分鐘。
全文摘要
一種用于例如以棉包的形式的纖維喂入原料的熱處理工藝方法，其包括讓棉包重復(fù)經(jīng)受降低壓力處理再加上蒸氣的輸入，該蒸氣滲透到棉包中。棉包的內(nèi)部最終可達(dá)到約80℃的溫度，如在點(diǎn)MP1到MP4處的測(cè)量，它調(diào)節(jié)棉纖維并去除棉纖維中有害物。可以使用范圍為20－200毫巴的降低壓力和按照5分鐘次序排列的蒸氣處理時(shí)間。
文檔編號(hào)D01G99/00GK1427905SQ01808887
公開日2003年7月2日 申請(qǐng)日期2001年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2000年5月1日
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