处理韧皮纤维材料的方法

专利名称：处理韧皮纤维材料的方法
技术领域：
本发明涉及纺织工业，特别涉及处理韧皮纤维材料，例如，亚麻纤维、大麻纤维、荨 麻纤维、黄麻纤维和其它纤维的方法。
背景技术：
已知的处理韧皮纤维材料的方法(RU2280720，国际分类号D01B1/10，D01G1/20,
公开日为2006年7月27日)包括，使该材料松散，然后将其置于水介质中，用水力处理该 材料，最后从水介质中取出处理过的材料，其中，在液体中，对该材料施加来自电脉冲(电 动液压)发射源的以脉冲模式的水力冲击，以获得棉化韧皮纤维。已知方法的缺点是，棉化是直接通过电动液压方法进行的，处理效率相对低，这导 致用于处理的能量的消耗的增加，后者与来自电脉冲冲击源的输送流量的数量直接相关。就技术内容和所得的结果而言，与所介绍的方法最相关的是处理韧皮纤维材料 (亚麻纤维)的方法(RU2246564，国际分类号D01B1/42，D06B3/00，
公开日2005年2月20 日)包括，使该材料松散，然后将其置于水介质中，用水力处理该材料的含水混合物，最后 从水介质中取出纤维，其中，利用冲击波和超声波发射的水力分量，通过在液体中的火花放 电，以脉冲的模式来进行水力处理。为了提高发射效率，该方法将洗液用于处理，且在实施 发射时使用湿的洗液降低了水介质的特殊传导性。该方法的缺点是，水利冲击波冲击源自于一种在液体中的电脉冲发射形态的一种 冲击源。在水力处理的起始阶段，相当多的能量被用于破坏茎干组分中的内部部分(亚麻 皮(shove)中的木质部分)以及茎干的外部部分(外表皮(outerskin)、角质层、皮)，并且， 只有在此之后，棉化(由果胶连接的纤维的分离)才能被直接进行，因此，只在最后的处理 阶段，冲击波冲击的能量才被用于棉化，这影响棉化的质量。此外，在衰弱的推进阶段之后，在“水/纤维”混合物内的电脉冲衰弱，下面的由膨 胀的蒸汽泡引起的基本因素对混合物有影响由于落差流和冲击波干扰，以电动液压的效 果为特征的冲击波很难在纤维密度为 1. 5g/cm3的“水/纤维”混合物中形成。结果，脉冲干扰(以冲击波和超声波之间的平均的形式)在整个混合物中传播，具 有的波(压缩区)的正部分的振幅大于波(真空区)的负部分的振幅。依据电脉冲冲击的特性，棉化中的基本要素是短波脉冲冲击，它尤其对于短亚麻 纤维的纤维部分的处理最有效。在RU2246564中公开的水力处理的方法中，组成部分具有 不同尺寸的纤维由一个且同样的电动液压(电脉冲)冲击进行处理，这也是这个方法的实 质性的缺点。

发明内容
本发明的方法的技术效果在于，伴随着韧皮纤维材料的棉化工艺(S卩，使纤维呈 类似棉花的状态)的能量消耗的降低，质量提高，处理效率提高，因此，工艺的生产率提高。
这种技术效果是这样实现的处理韧皮纤维材料的方法包括，使该材料松散，将该 材料置于水介质中，水力地处理该“水/纤维”混合物，从水介质中取出处理过的纤维，其 中，依据本发明，以如下两种模式连续地进行水力处理过程首先，在连续模式中利用水力 波场的冲击，然后，在脉冲模式中利用冲击波冲击。利用不同的压力振幅即在连续模式中的 波的正相位的压力振幅小于在脉冲模式中的波的正相位的压力振幅进行这些模式。连续模式中的波的正相位的持续时间比脉冲模式中的波的正相位的持续时间长。在连续模式中在厘米波长范围内进行水力处理，在脉冲模式中在毫米波长范围内 进行水力处理。在连续模式中，利用超声波源进行水力处理，在脉冲模式中利用在液体中的电脉 冲发射源进行水力处理。在连续模式和脉冲模式中，可以在不同的水介质中进行水力处理。以脉冲模式利用在液体中的电脉冲发射源进行水力处理后，可以利用超声波源， 以连续模式进行额外的处理。此外，在使材料松散和将其置于水介质之间，该材料可经过UHF照射处理。在连续 模式中在3-30GHZ的频率范围进行利用UHF照射的处理。使用不同种类的源进行水力处理工艺的顺序依赖于具有不同参数的水力的冲击 的物理特性，依赖于以非均质的“水/纤维”混合物形式的处理介质，同样依赖于冲击效率 的差异，该冲击依赖于冲击源的设置位置和特性。由于使用了不同种类的水力源，通过改变 冲击的位置(数量)或改变水力载荷的波特性，都能获得有效的处理结果。本质上，水力处理的起始阶段具有湿润纤维的功能，同时将纤维的不溶解部分分 离，清除杂质(盐、残留污垢等)，清除不必要的纤维组分(亚麻皮(shove))，使阻止棉化工 艺加速的结合物(角质层(cuticles)、外层皮，含木质素和果胶的结合物)弱化。棉化的这 个阶段需要一定量的时间(通常3-8分钟)，通过水力波冲击使棉化的这个阶段被明显地加 速(1. 5-2 倍)。在利用冲击波冲击的水力处理的脉冲模式前，进行水力波冲击的水力处理的连续 模式能特别地增加非均质物质的分离效率，对于韧皮纤维材料的木质成分区分冲击的优先 次序，原因在于在没有脉冲的水力冲击的内循环特性的情况下，相对于“ + ”和“_”类型(参 考波的压缩和膨胀振幅)的冲击，尺寸最大的纤维组分具有的稳定性(在断裂性方面)最 低。考虑到存在现象特征中的“尺寸”和“非创伤(non-traumatic) ”原则，其仅仅适用 于相比于干燥的亚麻纤维，湿润状态的强度特征增加( 40%)的韧皮纤维材料(例如，亚 麻纤维)，在连续模式中，选择波的正相位的压力振幅小于脉冲模式中的波的压力振幅。为 了分离具有大尺寸的纤维组分，纤维的所需要的压力振幅必须小于用于处理具有较小尺寸 的纤维组分的压力振幅。因此，考虑用于亚麻纤维的束的含纤维和木质素的部分的振幅压 力，确定冲击的选择原则。此外，考虑束的纤维，在这个“非创伤”原则(纤维处于湿润状态)中，在连续和 脉冲冲击模式中，执行不同的压力。此外，进行波冲击的负相的循环的数量(多数情况 下，连续模式的数量高于脉冲模式的数量)有利于束的纤维部分的基本纤维(elementary fibre)之间的结合物(主要包含果胶)的弱化。为了这个特别的原因，为了有效的棉化工艺(基本纤维从束分离的越好，棉化工艺的性能质量越高)，脉冲模式中的正压阶段的振幅 超过(到必要的程度)连续模式中的冲击振幅。在脉冲模式中，正振幅的水力冲击达到值 150-250MPa，在连续模式中，它达到值8-12MPa。考虑被处理的材料的部分的尺寸，选择在连续模式中波正相的持续时间大于在脉 冲模式中波正相的持续时间，因为在棉化的第一阶段，比在棉化的第二(最后)阶段中尺寸 更大的组成被从混合物中清除。波持续时间不同的选择完全依赖于纤维部分(对基本纤维来说是10-25 μ m)和茎 的木质素成分的残余物(对于厚度为l_2mm的茎来说是0. 7-1. 3mm)的尺寸因素的不同的考虑，由于考虑沿束传播的纵向以及特别是横波的影响，在厘米波长范围内进行用连续 模式的水力处理，而在毫米波长范围内进行用脉冲模式的水力处理。横波在水中无法传播，但是在水力处理过程中，在将被处理的材料的组成中产生 这些波。因为基本纤维的平均长度为 30mm，为了有效的弱化结合物(结果是分离纤维)， 需要毫米波长范围内的横波，而为了破坏亚麻皮的明显较大残余，需要厘米范围内的横波 和纵波。从而，例如，当在水介质中产生波动时，纵波的长度为 6. 8cm，在束内的横波的长 度为约3. 2cm,并且具有波长为 4. 5mm的脉冲冲击波载荷(在水中)，在纤维内产生的横 波的波长为 2mm。考虑纤维的长度尺寸，这样的波长最适合纤维间的结合物的弱化。纤维 不仅受到纵波(振幅载荷)的冲击，还受到横波(波载荷)的冲击。此外，考虑处理具有最小纵向尺寸(例如，基本亚麻纤维的最小纵向尺寸是 2-2. 5mm)的纤维的必要性，选择2mm的波长。因为，在连续模式中利用超声波源进行水力处理，并且在脉冲模式中利用在液体 中的电脉冲发射源进行水力处理，通过如下“工作分配”使该处理工艺的效率的明显提高成 为可能用于清除盐、亚麻皮、油脂、角质层等、并用于在开始时分离纤维、并用于加速湿润 工艺，清除纤维的可溶部分的超声波，和用于棉化的在液体中的电脉冲，即对包含果胶的结 合物、以及在束内的基本纤维之间的机械结合物进一步弱化。超声波冲击还为有效的电脉冲冲击准备纤维，它明显地降低了“水/纤维”混合物 的特殊传导性，还从纤维物质中清除物理结合的空气。由于利用在液体中的电脉冲发射源进行处理以后，对材料进行了以连续模式使用 超声波源的额外处理，对来自电极腐蚀的产物的纤维物质进行额外的清洗，并且对基本纤 维进行定位以便基本纤维在转子型干燥装置的工作表面上有最佳分布。纤维的定位明显降 低了用于干燥、松散和为纱线成型准备纤维的设备的运转能量消耗。因为棉化的实质在于基本纤维之间的相互分离，同时保证它们尽可能的完整，所 以获得高棉化韧皮纤维质量的关键因素是弱化包含果胶的结合物，这些结合物造成束内的 基本纤维的粘合以及束之间的粘合。由于在使纤维松散和将纤维置于水介质之间利用UHF 照射对材料进行了处理(在棉化工艺的准备阶段)，通过物理结合水吸收的UHF能量，发生 了纤维的包含果胶的结合物的初步弱化(在亚麻纤维中高达8-12%)，相应地，发生水的 “微爆炸”的过程，就像它的汽化。由于在使处理过的物体受到频率范围为3到30GHz的超高频率能量作用的连续 模式中，实施了 UHF照射处理，考虑到纤维层的吸收效率和尺寸，通过对运动中的纤维物质(这就是使用连续模式的真实原因)进行处理，可以为棉化的基本阶段有效地准备纤维。例 如，8-10mm的层使用频率为30GHz的照射，10-20cm的材料层使用3GHz的。因此，需要考虑 纤维层的尺寸和UHF能量的波长(8-lOcm之间)的可比性，从而观测到电磁波的波长与将 被处理的材料的物质的尺寸之间的最佳关系是1 1到1 3。此外，这种处理的强度和频 率与冲击时间(从10秒到2分钟，相应的频率是30和3GHz)的效率直接相关。


图1表示以用于对短亚麻纤维进行棉化的生产线的形式实施本发明的方法的装置。
具体实施例方式通过用于棉化短亚麻纤维的生产线的操作的例子来解释本发明的方法。用于棉化的生产线包括三个基本单元用于初步处理的单元1、用于冲击波处理 的单元2和用于最后处理的单元3。单元1包括用于RK-140-LP型的料仓(stack)(未示出)的分离器4、倾斜输送带 5、分配输送带(未示出)、给料机6 (例如，P-I型)、供应输送带7和层成型料斗8。单元2包括容器9和容器11，容器9利用波长为2 · IO4到2 · IO5 (例如以具有磁 制伸缩变压器的ML10-2. 0型的超声波发生器的形式)的冲击波的连续模式的用于水力处 理的超声波源10，对“水/纤维”混合物进行湿润和超声波处理；容器11利用在液体中用于 电脉冲发射的源12，通过冲击波冲击，以脉冲的模式，对“水/纤维”混合物进行水力处理。 源12包括设置在容器11内的放电系统、用于传输脉冲能量的电线组14、电容器组15、用于 高压电源的组16和控制处理器17。具有超声波源10、装置18和容器11的单元2通常构成水力处理组20，装置18用 于挤压纤维和从水中分离出纤维，容器11具有用于在液体中电脉冲发射的源12和用于挤 压(从水中分离纤维)的装置19。根据需要的生产率，单元2可以包括多个(从1到20)组20(图1中它们的数量 是3)。单元3包括用于对来自放电系统13的腐蚀物进行最后的清洗和利用超声波源12 对纤维进行定位的容器21、供应输送带23、离心式纤维干燥机M、倾斜输送带7、层成型料 斗8、供应输送带25、带状成型机器沈、最后的输送带27和成卷机观。通过具有分配装置30的纤维供应输送带四和向组20分批供应纤维的输送带31， 单元1与单元2连接。通过向容器21供应处理过的纤维的输送带32，单元2与单元3连 接。通过向容器9供应来自集中循环的水池组34的净化水，单元2的组20之间是连 通的。通过向水池罐34供应废水的干线35和36，容器9和11连通。通过与水池罐34连 接的主供应线37，容器21以水池罐连通，水池罐通过主分配线与干燥机M连通。组20的 容器9和11分别通过利用中心水供应线43的供应阀门41和42注入水的主线39和40连 通。具有线43和水池组34的单元2中的其它组20的连通是类似的，且并未在图1中示出。通过卸载输送带44，单元2与用于向单元3供应纤维的输送带32连通，同时，通过主排放线45，容器21连通到组34。单元1和单元2之间的中间连接是UHF能量发射器46 (例如，喇叭型)，该发射器 设置在批输送带31的上方。作为UHF能量源，使用连续发射的电量不大于2KW的磁控型标准设备。在标准料仓(未示出)中，经初步处理的短亚麻纤维(例如，由纤维束(tow)、散纤 维(stock elements)、编号为3和4的工业纤维)到达单元1的料仓分离器4，随后在分裂 梳理机(splitting hackles)(未示出)上分离和在分离器4的断裂辊(cracking drum) (未示出)上松散，随后，纤维通过混合输送带进入给料机6，在给料机内，形成所要求厚度 的亚麻纤维层，并通过供应输送带7进入层成型料斗8。从后者出来后，纤维被供应到供应 输送带四，然后通过供应装置30，纤维被分批(每一批的总重量从2到8千克)供应达到批 输送带31上，其将所装载的纤维输送进容器9。考虑将要生产的棉化韧皮纤维的类型(亚 麻纤维、黄麻纤维等)，依赖于处理的原材料的质量和生产线的基本目的，当纤维层通过输 送带31被移进容器9时，利用UHF能量发射器46处理纤维层。通常，对于厚度为 20cm 的批层，利用3GHz (波长约 10cm)的频率进行处理。基于被处理的一种或其它种类的材 料，选择发射器的类型和波引导件(未示出)的相应尺寸。如果原始纤维的质量好(举例 来说，工业纤维No. 4)，材料不需要经过UHF处理。用于湿润纤维的水从主线39供应到容器 9(在生产线开始工作时)。在2-6分钟内，在容器9内完成纤维的湿润时，“水/纤维”混 合物同时地受到来自超声波源10的以连续模式的水力波场的影响。亚麻纤维处理阶段结 束后，通过压力装置18 (任何类型)移除(压出)水，纤维被供应(通过任何已知手段，例 如通过容器9的翻转)到用于电脉冲冲击波处理的容器11。容器9内使用过的水通过主线 35供应到用于对循环水进行净化的水池罐34。在容器11内，以冲击波冲击的模式进行脉 冲式水力处理，所述冲击波冲击在放电系统13的电极(未示出)之间的空间内由膨胀的蒸 汽泡的放电引起。蒸汽泡的震动引起次要冲击波的扰动，这提高了处理效率。通过电线组 14，从电容器组15向系统13供应电脉冲能量，电容器组15的电荷由高压电源组16提供。 对“水/纤维”混合物的冲击的能量水平由控制处理器17决定，控制处理器17控制输送的 脉冲的频率(通常是1. 5到3GHz)和电荷水平(通常范围是15到45KV)。在这些冲击模式 中，电容器15的累积能量选择在0. 5和4KJ之间。通过通常从0. 5到5cm改变发射空间的 尺寸，也可选择能量产生的效率。对于冲击波脉冲冲击的振幅频率(也是效率)的这种变 化量，可以对于每一种韧皮纤维材料(短亚麻纤维、荨麻纤维、大麻纤维、黄麻纤维等)选择 最有效的处理(棉化)模式(具有高效率和低能耗)，并且可使这些特征分别地对应最佳重 量比的范围是10 1-40 1的待处理的“水/纤维”混合物。通过改变电极之间的间隙的尺寸和电压的设定水平，获得电场水平的所需要的渗 透强度和用于引起毫米波长范围的冲击波冲击的所需要的波长的对应电压。在容器11内处理后，通过挤压装置19挤出纤维，随后通过任何手段，例如，通过翻 转容器11或通过输送带44，将处理过的纤维供应到卸货输送带32，同时，通过主线35将废 水供应到集中的循环水池组34。类似地进行单元2的其它组20的操作。为了通过输送带31和32在空间内分流纤维流，从垂直意义上将输送带32设置为 低于输送带31。通过卸货输送带32，将纤维供应到单元3的容器21。容器21在面向干燥机对的方向上，形成有缩小的横截面，以在干燥机M的工作面(未示出)上的对纤维的放 置方向进行定位(通过增加纤维流的速度)，相应地，降低了棉化纤维束发生的可能性。为 了提高纤维在一个方向的定向作用，纤维还被来自位于容器21内的源22的超声波冲击处 理，同时，纤维从电极系统13的成分的腐蚀产物的残渣中被清洗出来。在生产线的操作的 第一个两个小时的期间内，和还在纤维定位的工艺的最佳期间的情况下，可以不发生超声 波处理(由于电极系统13的成分的腐蚀产物的数量不显著)。容器21内的水由水池组34 供应。就像通过其它的主线45—样，容器21内使用过的水通过主线38 (通过干燥机 返回水池组34，主线45实现如下功能造成容器21内的纤维流的力方向朝向干燥机对。 来自容器21的纤维通过供应输送带23供应到干燥机M，然后通过供应输送带7 (它的结 构与单元1的输送带7类似)从那里进入层成型料斗8 (它的结构与单元1的层成型料斗 8类似)。将来自料斗8的纤维通过供应输送带25供应到带成型机器26，随后通过输送带 27供应到成卷机观，在成卷机内，形成棉化韧皮纤维带(未示出)的卷。这些卷是亚麻纤 维或混合纤维的生产输出流的原始包装，它们的分类和质量由棉化韧皮纤维的质量决定， 原则上依据基本纤维的长度、线密度和纤维束的分裂程度。产业应用使用基于整个电物理方法对韧皮纤维材料的冲击的根据本发明用于处理韧皮纤 维材料的方法，可以获得线密度不超过0. 3Tex的高质量棉化韧皮纤维，同时该处理工艺的 能量消耗是最佳水平。通过此方法获得的棉化韧皮纤维不仅能被用于高质量的亚麻或混纺 纤维，还能作为汽车内的生态清洁的消声材料。
权利要求
1.处理韧皮纤维材料的方法，所述方法包括使所述材料松散，将所述材料置于水介 质中，水力地处理所述材料并从所述水介质中取出所述材料，其特征在于，所述材料的水力 处理在两种模式中连续地进行首先，在连续模式中使用水力波场的冲击，然后，在脉冲模 式中使用冲击波冲击，其中，在连续模式中的正波相的压力振幅小于在脉冲模式中的正波 相的压力振幅。
2.如权利要求1所述的方法，其中，在连续模式中的正波相的持续时间比在脉冲模式 中的正波相的持续时间长。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中，在连续模式中的所述水力处理在厘米波长范围 内进行，而在脉冲模式中的所述水力处理在毫米波长范围内进行。
4.如权利要求1所述的方法，其中，在连续模式中的所述水力处理使用超声波源进行， 而在脉冲模式中的所述水力处理使用在液体中的电脉冲发射源进行。
5.如权利要求1所述的方法，其中，在连续模式和脉冲模式中的所述水力处理在不同 的水介质中进行。
6.如权利要求1或4所述的方法，其中，在使用在液体中的电脉冲发射源的脉冲模式中 进行所述水力处理后，在使用超声波源的连续模式中进行额外的处理。
7.如权利要求1所述的方法，其中，在使所述材料松散和将所述材料置于水介质之间， 对所述材料用UHF照射进行额外处理。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，用UHF照射的处理在连续模式中在3到 30GHz的频率范围内进行。
全文摘要
本发明涉及一种用于处理韧皮纤维材料的方法，其包括使该材料松散，将该材料置于水介质中，以两种模式连续地水力地处理该材料首先，在连续模式中进行水力波场操作，然后，在脉冲模式中进行冲击波操作，其中，在连续模式中的正波相的压力振幅大小于在脉冲模式中的正波相的压力振幅，并且从水介质中取出材料。本发明使生产高质量的棉化韧皮纤维成为可能，该棉化韧皮纤维的线密度等于或小于0.3Tex，同时本发明的方法具有最佳能量消耗。
文档编号D01B1/10，D01G1/20,
公开日为2006年7月27日)包括，使该材料松散，然后将其置于水介质中，用水力处理该 材料，最后从水介质中取出处理过的材料，其中，在液体中，对该材料施加来自电脉冲(电 动液压)发射源的以脉冲模式的水力冲击，以获得棉化韧皮纤维。
已知方法的缺点是，棉化是直接通过电动液压方法进行的，处理效率相对低，这导 致用于处理的能量的消耗的增加，后者与来自电脉冲冲击源的输送流量的数量直接相关。
就技术内容和所得的结果而言，与所介绍的方法最相关的是处理韧皮纤维材料 (亚麻纤维)的方法(RU2246564，国际分类号D01B1/42，D06B3/00，
公开日2005年2月20 日)包括，使该材料松散，然后将其置于水介质中，用水力处理该材料的含水混合物，最后 从水介质中取出纤维，其中，利用冲击波和超声波发射的水力分量，通过在液体中的火花放 电，以脉冲的模式来进行水力处理。为了提高发射效率，该方法将洗液用于处理，且在实施 发射时使用湿的洗液降低了水介质的特殊传导性。
该方法的缺点是，水利冲击波冲击源自于一种在液体中的电脉冲发射形态的一种 冲击源。
在水力处理的起始阶段，相当多的能量被用于破坏茎干组分中的内部部分(亚麻 皮(shove)中的木质部分)以及茎干的外部部分(外表皮(outerskin)、角质层、皮)，并且， 只有在此之后，棉化(由果胶连接的纤维的分离)才能被直接进行，因此，只在最后的处理 阶段，冲击波冲击的能量才被用于棉化，这影响棉化的质量。
此外，在衰弱的推进阶段之后，在“水/纤维”混合物内的电脉冲衰弱，下面的由膨 胀的蒸汽泡引起的基本因素对混合物有影响由于落差流和冲击波干扰，以电动液压的效 果为特征的冲击波很难在纤维密度为 1. 5g/cm3的“水/纤维”混合物中形成。
结果，脉冲干扰(以冲击波和超声波之间的平均的形式)在整个混合物中传播，具 有的波(压缩区)的正部分的振幅大于波(真空区)的负部分的振幅。
依据电脉冲冲击的特性，棉化中的基本要素是短波脉冲冲击，它尤其对于短亚麻 纤维的纤维部分的处理最有效。在RU2246564中公开的水力处理的方法中，组成部分具有 不同尺寸的纤维由一个且同样的电动液压(电脉冲)冲击进行处理，这也是这个方法的实 质性的缺点。发明内容
本发明的方法的技术效果在于，伴随着韧皮纤维材料的棉化工艺(S卩，使纤维呈 类似棉花的状态)的能量消耗的降低，质量提高，处理效率提高，因此，工艺的生产率提高。
这种技术效果是这样实现的处理韧皮纤维材料的方法包括，使该材料松散，将该 材料置于水介质中，水力地处理该“水/纤维”混合物，从水介质中取出处理过的纤维，其 中，依据本发明，以如下两种模式连续地进行水力处理过程首先，在连续模式中利用水力 波场的冲击，然后，在脉冲模式中利用冲击波冲击。利用不同的压力振幅即在连续模式中的 波的正相位的压力振幅小于在脉冲模式中的波的正相位的压力振幅进行这些模式。
连续模式中的波的正相位的持续时间比脉冲模式中的波的正相位的持续时间长。
在连续模式中在厘米波长范围内进行水力处理，在脉冲模式中在毫米波长范围内 进行水力处理。
在连续模式中，利用超声波源进行水力处理，在脉冲模式中利用在液体中的电脉 冲发射源进行水力处理。
在连续模式和脉冲模式中，可以在不同的水介质中进行水力处理。
以脉冲模式利用在液体中的电脉冲发射源进行水力处理后，可以利用超声波源， 以连续模式进行额外的处理。
此外，在使材料松散和将其置于水介质之间，该材料可经过UHF照射处理。在连续 模式中在3-30GHZ的频率范围进行利用UHF照射的处理。
使用不同种类的源进行水力处理工艺的顺序依赖于具有不同参数的水力的冲击 的物理特性，依赖于以非均质的“水/纤维”混合物形式的处理介质，同样依赖于冲击效率 的差异，该冲击依赖于冲击源的设置位置和特性。由于使用了不同种类的水力源，通过改变 冲击的位置(数量)或改变水力载荷的波特性，都能获得有效的处理结果。
本质上，水力处理的起始阶段具有湿润纤维的功能，同时将纤维的不溶解部分分 离，清除杂质(盐、残留污垢等)，清除不必要的纤维组分(亚麻皮(shove))，使阻止棉化工 艺加速的结合物(角质层(cuticles)、外层皮，含木质素和果胶的结合物)弱化。棉化的这 个阶段需要一定量的时间(通常3-8分钟)，通过水力波冲击使棉化的这个阶段被明显地加 速(1. 5-2 倍)。
在利用冲击波冲击的水力处理的脉冲模式前，进行水力波冲击的水力处理的连续 模式能特别地增加非均质物质的分离效率，对于韧皮纤维材料的木质成分区分冲击的优先 次序，原因在于在没有脉冲的水力冲击的内循环特性的情况下，相对于“ + ”和“_”类型(参 考波的压缩和膨胀振幅)的冲击，尺寸最大的纤维组分具有的稳定性(在断裂性方面)最 低。
考虑到存在现象特征中的“尺寸”和“非创伤(non-traumatic) ”原则，其仅仅适用 于相比于干燥的亚麻纤维，湿润状态的强度特征增加( 40%)的韧皮纤维材料(例如，亚 麻纤维)，在连续模式中，选择波的正相位的压力振幅小于脉冲模式中的波的压力振幅。为 了分离具有大尺寸的纤维组分，纤维的所需要的压力振幅必须小于用于处理具有较小尺寸 的纤维组分的压力振幅。因此，考虑用于亚麻纤维的束的含纤维和木质素的部分的振幅压 力，确定冲击的选择原则。
此外，考虑束的纤维，在这个“非创伤”原则(纤维处于湿润状态)中，在连续和 脉冲冲击模式中，执行不同的压力。此外，进行波冲击的负相的循环的数量(多数情况 下，连续模式的数量高于脉冲模式的数量)有利于束的纤维部分的基本纤维(elementary fibre)之间的结合物(主要包含果胶)的弱化。为了这个特别的原因，为了有效的棉化工艺(基本纤维从束分离的越好，棉化工艺的性能质量越高)，脉冲模式中的正压阶段的振幅 超过(到必要的程度)连续模式中的冲击振幅。在脉冲模式中，正振幅的水力冲击达到值 150-250MPa，在连续模式中，它达到值8-12MPa。
考虑被处理的材料的部分的尺寸，选择在连续模式中波正相的持续时间大于在脉 冲模式中波正相的持续时间，因为在棉化的第一阶段，比在棉化的第二(最后)阶段中尺寸 更大的组成被从混合物中清除。
波持续时间不同的选择完全依赖于纤维部分(对基本纤维来说是10-25 μ m)和茎 的木质素成分的残余物(对于厚度为l_2mm的茎来说是0. 7-1. 3mm)的尺寸因素的不同的考虑，
由于考虑沿束传播的纵向以及特别是横波的影响，在厘米波长范围内进行用连续 模式的水力处理，而在毫米波长范围内进行用脉冲模式的水力处理。
横波在水中无法传播，但是在水力处理过程中，在将被处理的材料的组成中产生 这些波。因为基本纤维的平均长度为 30mm，为了有效的弱化结合物(结果是分离纤维)， 需要毫米波长范围内的横波，而为了破坏亚麻皮的明显较大残余，需要厘米范围内的横波 和纵波。从而，例如，当在水介质中产生波动时，纵波的长度为 6. 8cm，在束内的横波的长 度为约3. 2cm,并且具有波长为 4. 5mm的脉冲冲击波载荷(在水中)，在纤维内产生的横 波的波长为 2mm。考虑纤维的长度尺寸，这样的波长最适合纤维间的结合物的弱化。纤维 不仅受到纵波(振幅载荷)的冲击，还受到横波(波载荷)的冲击。
此外，考虑处理具有最小纵向尺寸(例如，基本亚麻纤维的最小纵向尺寸是 2-2. 5mm)的纤维的必要性，选择2mm的波长。
因为，在连续模式中利用超声波源进行水力处理，并且在脉冲模式中利用在液体 中的电脉冲发射源进行水力处理，通过如下“工作分配”使该处理工艺的效率的明显提高成 为可能用于清除盐、亚麻皮、油脂、角质层等、并用于在开始时分离纤维、并用于加速湿润 工艺，清除纤维的可溶部分的超声波，和用于棉化的在液体中的电脉冲，即对包含果胶的结 合物、以及在束内的基本纤维之间的机械结合物进一步弱化。
超声波冲击还为有效的电脉冲冲击准备纤维，它明显地降低了“水/纤维”混合物 的特殊传导性，还从纤维物质中清除物理结合的空气。
由于利用在液体中的电脉冲发射源进行处理以后，对材料进行了以连续模式使用 超声波源的额外处理，对来自电极腐蚀的产物的纤维物质进行额外的清洗，并且对基本纤 维进行定位以便基本纤维在转子型干燥装置的工作表面上有最佳分布。纤维的定位明显降 低了用于干燥、松散和为纱线成型准备纤维的设备的运转能量消耗。
因为棉化的实质在于基本纤维之间的相互分离，同时保证它们尽可能的完整，所 以获得高棉化韧皮纤维质量的关键因素是弱化包含果胶的结合物，这些结合物造成束内的 基本纤维的粘合以及束之间的粘合。由于在使纤维松散和将纤维置于水介质之间利用UHF 照射对材料进行了处理(在棉化工艺的准备阶段)，通过物理结合水吸收的UHF能量，发生 了纤维的包含果胶的结合物的初步弱化(在亚麻纤维中高达8-12%)，相应地，发生水的 “微爆炸”的过程，就像它的汽化。
由于在使处理过的物体受到频率范围为3到30GHz的超高频率能量作用的连续 模式中，实施了 UHF照射处理，考虑到纤维层的吸收效率和尺寸，通过对运动中的纤维物质(这就是使用连续模式的真实原因)进行处理，可以为棉化的基本阶段有效地准备纤维。例 如，8-10mm的层使用频率为30GHz的照射，10-20cm的材料层使用3GHz的。因此，需要考虑 纤维层的尺寸和UHF能量的波长(8-lOcm之间)的可比性，从而观测到电磁波的波长与将 被处理的材料的物质的尺寸之间的最佳关系是1 1到1 3。此外，这种处理的强度和频 率与冲击时间(从10秒到2分钟，相应的频率是30和3GHz)的效率直接相关。

图1表示以用于对短亚麻纤维进行棉化的生产线的形式实施本发明的方法的装置。
具体实施方式
通过用于棉化短亚麻纤维的生产线的操作的例子来解释本发明的方法。
用于棉化的生产线包括三个基本单元用于初步处理的单元1、用于冲击波处理 的单元2和用于最后处理的单元3。
单元1包括用于RK-140-LP型的料仓(stack)(未示出)的分离器4、倾斜输送带 5、分配输送带(未示出)、给料机6 (例如，P-I型)、供应输送带7和层成型料斗8。
单元2包括容器9和容器11，容器9利用波长为2 · IO4到2 · IO5 (例如以具有磁 制伸缩变压器的ML10-2. 0型的超声波发生器的形式)的冲击波的连续模式的用于水力处 理的超声波源10，对“水/纤维”混合物进行湿润和超声波处理；容器11利用在液体中用于 电脉冲发射的源12，通过冲击波冲击，以脉冲的模式，对“水/纤维”混合物进行水力处理。 源12包括设置在容器11内的放电系统、用于传输脉冲能量的电线组14、电容器组15、用于 高压电源的组16和控制处理器17。
具有超声波源10、装置18和容器11的单元2通常构成水力处理组20，装置18用 于挤压纤维和从水中分离出纤维，容器11具有用于在液体中电脉冲发射的源12和用于挤 压(从水中分离纤维)的装置19。
根据需要的生产率，单元2可以包括多个(从1到20)组20(图1中它们的数量 是3)。
单元3包括用于对来自放电系统13的腐蚀物进行最后的清洗和利用超声波源12 对纤维进行定位的容器21、供应输送带23、离心式纤维干燥机M、倾斜输送带7、层成型料 斗8、供应输送带25、带状成型机器沈、最后的输送带27和成卷机观。
通过具有分配装置30的纤维供应输送带四和向组20分批供应纤维的输送带31， 单元1与单元2连接。通过向容器21供应处理过的纤维的输送带32，单元2与单元3连 接。
通过向容器9供应来自集中循环的水池组34的净化水，单元2的组20之间是连 通的。通过向水池罐34供应废水的干线35和36，容器9和11连通。通过与水池罐34连 接的主供应线37，容器21以水池罐连通，水池罐通过主分配线与干燥机M连通。组20的 容器9和11分别通过利用中心水供应线43的供应阀门41和42注入水的主线39和40连 通。具有线43和水池组34的单元2中的其它组20的连通是类似的，且并未在图1中示出。
通过卸载输送带44，单元2与用于向单元3供应纤维的输送带32连通，同时，通过主排放线45，容器21连通到组34。
单元1和单元2之间的中间连接是UHF能量发射器46 (例如，喇叭型)，该发射器 设置在批输送带31的上方。
作为UHF能量源，使用连续发射的电量不大于2KW的磁控型标准设备。
在标准料仓(未示出)中，经初步处理的短亚麻纤维(例如，由纤维束(tow)、散纤 维(stock elements)、编号为3和4的工业纤维)到达单元1的料仓分离器4，随后在分裂 梳理机(splitting hackles)(未示出)上分离和在分离器4的断裂辊(cracking drum) (未示出)上松散，随后，纤维通过混合输送带进入给料机6，在给料机内，形成所要求厚度 的亚麻纤维层，并通过供应输送带7进入层成型料斗8。从后者出来后，纤维被供应到供应 输送带四，然后通过供应装置30，纤维被分批(每一批的总重量从2到8千克)供应达到批 输送带31上，其将所装载的纤维输送进容器9。考虑将要生产的棉化韧皮纤维的类型(亚 麻纤维、黄麻纤维等)，依赖于处理的原材料的质量和生产线的基本目的，当纤维层通过输 送带31被移进容器9时，利用UHF能量发射器46处理纤维层。通常，对于厚度为 20cm 的批层，利用3GHz (波长约 10cm)的频率进行处理。基于被处理的一种或其它种类的材 料，选择发射器的类型和波引导件(未示出)的相应尺寸。如果原始纤维的质量好(举例 来说，工业纤维No. 4)，材料不需要经过UHF处理。用于湿润纤维的水从主线39供应到容器 9(在生产线开始工作时)。在2-6分钟内，在容器9内完成纤维的湿润时，“水/纤维”混 合物同时地受到来自超声波源10的以连续模式的水力波场的影响。亚麻纤维处理阶段结 束后，通过压力装置18 (任何类型)移除(压出)水，纤维被供应(通过任何已知手段，例 如通过容器9的翻转)到用于电脉冲冲击波处理的容器11。容器9内使用过的水通过主线 35供应到用于对循环水进行净化的水池罐34。在容器11内，以冲击波冲击的模式进行脉 冲式水力处理，所述冲击波冲击在放电系统13的电极(未示出)之间的空间内由膨胀的蒸 汽泡的放电引起。蒸汽泡的震动引起次要冲击波的扰动，这提高了处理效率。通过电线组 14，从电容器组15向系统13供应电脉冲能量，电容器组15的电荷由高压电源组16提供。 对“水/纤维”混合物的冲击的能量水平由控制处理器17决定，控制处理器17控制输送的 脉冲的频率(通常是1. 5到3GHz)和电荷水平(通常范围是15到45KV)。在这些冲击模式 中，电容器15的累积能量选择在0. 5和4KJ之间。通过通常从0. 5到5cm改变发射空间的 尺寸，也可选择能量产生的效率。对于冲击波脉冲冲击的振幅频率(也是效率)的这种变 化量，可以对于每一种韧皮纤维材料(短亚麻纤维、荨麻纤维、大麻纤维、黄麻纤维等)选择 最有效的处理(棉化)模式(具有高效率和低能耗)，并且可使这些特征分别地对应最佳重 量比的范围是10 1-40 1的待处理的“水/纤维”混合物。
通过改变电极之间的间隙的尺寸和电压的设定水平，获得电场水平的所需要的渗 透强度和用于引起毫米波长范围的冲击波冲击的所需要的波长的对应电压。
在容器11内处理后，通过挤压装置19挤出纤维，随后通过任何手段，例如，通过翻 转容器11或通过输送带44，将处理过的纤维供应到卸货输送带32，同时，通过主线35将废 水供应到集中的循环水池组34。
类似地进行单元2的其它组20的操作。
为了通过输送带31和32在空间内分流纤维流，从垂直意义上将输送带32设置为 低于输送带31。通过卸货输送带32，将纤维供应到单元3的容器21。容器21在面向干燥机对的方向上，形成有缩小的横截面，以在干燥机M的工作面(未示出)上的对纤维的放 置方向进行定位(通过增加纤维流的速度)，相应地，降低了棉化纤维束发生的可能性。为 了提高纤维在一个方向的定向作用，纤维还被来自位于容器21内的源22的超声波冲击处 理，同时，纤维从电极系统13的成分的腐蚀产物的残渣中被清洗出来。在生产线的操作的 第一个两个小时的期间内，和还在纤维定位的工艺的最佳期间的情况下，可以不发生超声 波处理(由于电极系统13的成分的腐蚀产物的数量不显著)。容器21内的水由水池组34 供应。就像通过其它的主线45—样，容器21内使用过的水通过主线38 (通过干燥机 返回水池组34，主线45实现如下功能造成容器21内的纤维流的力方向朝向干燥机对。 来自容器21的纤维通过供应输送带23供应到干燥机M，然后通过供应输送带7 (它的结 构与单元1的输送带7类似)从那里进入层成型料斗8 (它的结构与单元1的层成型料斗 8类似)。将来自料斗8的纤维通过供应输送带25供应到带成型机器26，随后通过输送带 27供应到成卷机观，在成卷机内，形成棉化韧皮纤维带(未示出)的卷。这些卷是亚麻纤 维或混合纤维的生产输出流的原始包装，它们的分类和质量由棉化韧皮纤维的质量决定， 原则上依据基本纤维的长度、线密度和纤维束的分裂程度。
产业应用
使用基于整个电物理方法对韧皮纤维材料的冲击的根据本发明用于处理韧皮纤 维材料的方法，可以获得线密度不超过0. 3Tex的高质量棉化韧皮纤维，同时该处理工艺的 能量消耗是最佳水平。通过此方法获得的棉化韧皮纤维不仅能被用于高质量的亚麻或混纺 纤维，还能作为汽车内的生态清洁的消声材料。GK102066628SQ200980123113
公开日2011年5月18日 申请日期2009年8月14日 优先权日2008年6月17日
发明者A·V·谢苗诺夫, F·V·祖博夫, G·G·布勃诺夫, V·N·扎哈罗夫 申请人:古德威技术有限公司