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针织物在气流染色中的质量控制(一)

来源:印染在线 发布时间:2015年04月24日

针织物在气流染色中的质量控制(一)
气流染色工艺及设备性能对针织物的染色质量起着至关重要的作用。将针织物的湿加工特点与气流染色的工艺条件相结合,在满足针织物原坯和染化料一定要求的条件下,通过设备的结构性能和染色工艺参数的保证,对染色的全过程进行控制,可以保证针织物的匀染性和染色工艺的重现性。本文对此提出了具体的控制方法和要求。

气流染色以其高效、节能和环保的特性,在印染行业已逐步得到应用。由于气流染色的浴比仅为l:3~l:4,染色的工艺时间(升温时间及染液与织物的交换频率)和能耗(水、蒸汽、染化料等)都大为减少,并且还为针织物的生态加工提供了工艺条件。例如,具有生态加工特点的针织物酶处理工艺,就是利用气流染色的低浴比条件,始终保持酶的较高浓度和酶处理液的强烈循环运动,达到织物的最佳处理效果。此外,气流染色的小浴比条件还可以提高活性染料的直接性,降低盐的用量,减少排放液中盐的残留量,提高染料的利用率和染色深度。目前出现的低盐染色工艺,除活性染料本身的直接性提高外,还可采用气流染色的小浴比来提高染料的直接性,以达到节省染料和助剂的目的。
气流染色虽说具有诸多的优点,但在过去十几年的具体应用中,人们并没有完全掌握气流染色的工艺规律和设备特点(其中包括气流染色技术方面有些还不是很成熟),绝大部分还是采用传统的溢流或喷射染色工艺,因此经常会出现染色质量问题。相对传统的溢流或喷射染色工艺大浴比而言,气流染色的小浴比染色条件对染色要求更加苛刻。因为织物不是浸没在染液中,所以染料温度和浓度变化的差异,如果在被染织物各部分保持过长,肯定会出现染色不均匀,并且很难通过移染来达到匀染。除此之外,针织物编织过程中形成的内应力也会因为处理的条件不当而产生折痕。
要保证织物染色质量,除了满足常规间歇式染色工艺对织物原坯、染化料、水质、染色工艺和操作规程等要求外,还要根据气流染色工艺的特点,进行染色全过程控制。

与机织物相比,针织物的气流染色控制要求更加高一些,如张力和时间在整个加工过程中应处于最低和最短的状态,否则,不但会出现染色条痕而且还会导致织物的变形。因此,为了气流染色能够成为针织物具有高附加值和节能减排的有效加工方法,必须针对针织物湿加工的特点和要求,结合气流染色的特性设计出一个有效的过程控制,以达到被染物、染色工艺和设备的最佳统一。
1针织物湿加工的特点和要求
针织物因编织的组织结构原因成形较差,并且具有一定内应力,因此在整个湿加工过程中要求外界施加的作用力要尽可能小,作用的时间也要尽可能短,通常都是采用间歇式松式绳状加工。为了满足针织物湿加工的要求,应先了解一下有关针织物的一些特点。
1.1织物的内应力
与机织物不同,针织物的编织组织比较松弛,同时又因纱线在编织过程中的变形而产生了一定内应力。这种内应力在一定的条件下会释放出来,容易在针织物的以绳状堆放加工中形成折痕。如果针织物堆放的形状位置长时间不改变,那么,在绳状染色过程中就会出现染料上染不均匀现象,最终造成颜色深浅不一的条痕。因此,针织物在后续的湿加工之前,最好增加一道松弛过程,让织物的内应力充分释放;若对弹力针织物(含氨纶或合纤长丝)进行一次预定形,那将更有利于后续的湿加工。
1.2织物的吸水性
针织物的松弛组织具有较高的吸水性,主要是纱线之间吸附的水量大,所以在湿加工中不能快速运行,原因是为了避免产生过大的拉伸而引起变形。如果说湿加工过程需要针织物与处理液有较快交换频率,那么只有加快处理液的循环速度,并且尽量减少针织物在运行过程中的含液量。在间歇式绳状染色中,最好的办法是织物不浸在染液中,并且织物与主体染液(循环染液)在喷嘴中完成交换后尽快分离。目前,气流染色已经具备了这项功能,槽体内的织物与主体染液是处于分离状态,织物在动程中所夹带的染液较少。

1.3织物的张力
针织物在湿加工中的另一个特点,就是不能长时间处于某个具有张力

的相对运行过程中。其原因是,针织物纤维弹性变形得不到回复而产生塑性变形(即织物形态变化后无法恢复原状),虽然可以通过最后的拉幅定形得到缓解,但严重的经向拉伸变形,即使通过较大的超喂整理也是无法消除的。所以针织物的湿加工时间应该尽量缩短。
总之,针织物在湿加工中表现出的特性,必须充分考虑到采取的加工方法所具备的条件,要求能够在加工过程的时间尽量短,运行中产生的张力尽可能小。根据这个加工要求,气流染色通过设备的结构性能和控制程序,采用相应的染色工艺,对所有影响到染色质量的参数进行控制,最终满足染色质量要求。
2设备与工艺条件
基于针织物湿加工中表现出的特性,要保证染色质量要求,就必须对气流染色的设备和工艺提出一些条件。这些条件从染色理论上讲还是属于染料吸尽法所要求的,只是形式上与传统溢流或喷射染色有所不同,但并不妨碍对染色质量的控制。
2.1织物与染液的交换
在织物间歇式染色工艺中,通常都是以时间来控制染色过程的每个工序,完成设定染色工艺所需的时间,实际上就是染料在被染物中上染和固色过程所需的时间。应用表明:温度、浴比、染液和织物的相对运动,对完成上染和固色过程所需的时间是有影响的,其中影响最大的是染液与织物的交换频率,而它又体现在二者的相对运动程度上。如果说上染和固色过程需要一定的染液和织物的交换次数来实现,那么,完成一定交换次数所需的时间就反映出了染色时间的长短。
由此可见,要完成一定的染液和织物的交换次数,交换频率高的比交换频率低的所需的时间肯定要短。因此,气流染色过程应通过染液与织物交换次数来确定每个过程所需的时间,而不应套用大浴比的过程时间。实际上,在超出的时间里并不能上染更多的染料,甚至还有可能使部分染料产生水解,反而降低上染率,并且针织物处于长时间的运行对其纱线表面容易造成损伤或起毛。
气流染色过程中,织物与染液都处于相对运动,织物的运行状况和染液循环运动的激烈程度,都对染色的
均匀性产生影响。染液的温度变化在染料的上染过程起着至关重要作用,而被染物各局部之间所含带染液和主体染液温度和浓度的均匀性,主要还是依靠染液和织物循环状态来保证。染液与被染织物的快速循环,可以增加二者的交换频率,提高染料的上染率,缩短时间,并且可保证整个被染织物的均匀上染率。对比表面积较大的超细纤维,具有更好的匀染性。染液快速循环的另一个好处,就是可以缩短染液温度和浓度在变化过程中出现织物所带染液和主体染液以及被染物各部分差异的滞留时间,减少织物吸附不匀和温差的影响。这种条件实际上提高了染料吸附的均匀性,而降低了对移染的依存性,对使用亲和力低的染料,可以获得更好的色牢度。
在传统溢流或喷射染色浴比较大的条件下,储布槽中的织物是悬浮在染液中,依靠染液的流动来进行缓慢移动。织物在染液中的相互挤压较轻,并且可自由松弛,不容易产生堆置折痕,但唯一缺陷就是织物之间容易相互纠缠,造成堵布打结现象频繁发生。而在气流染色的小浴比条件下,织物与染液在槽体内一般是分开的,即使加快染液循环,也不会扰乱织物的堆置和运行状况。设置的摆布装置,可保证织物左右折摆落在槽体内,同时,储布槽内设置光滑的聚四氟乙烯棒或者转毂,让织物在自重的条件向前缓慢滑行。采用这些结构形式,一般不会出现压布和堵布打结现象。但值得注意的是,织物循环的频率要高,尤其容易起皱织物,在槽体内滞留的时间不得超过2.5min,同时织物通过喷嘴后要有一个扩展过程,不断对织物绳状进行解捻,这样就可以避免形成永久性折痕。

针织物在酶处理工艺中与处理液的快速交换,可以加快酶的反应速度,提高处理效果。而对超细纤维的针织物来说,超细纤维的比表面积较大,上染速率很快,容易产生上染不均匀。因此,能够提供染液和被染织物快速交换条件,对染料的均匀上染是十分有利的。在气流染色中,针织物因张力的原因,布速不能太快,但考虑到织物的循环周期对均匀上染和折痕产生的影响,所

以对织物的单股长度也有限制。为了保证织物与染液的快速交换,一方面加快染液的循环频率,另一方面可以采用多股进布(尤其是轻薄织物)。这样一来,就可以发挥出气流染色不容易产生缠布堵布的优势,增加了容布量。可谓一举两得。
2.2染液的温度和浓度分布
在间歇式染色过程中,当染液温度变化或者加注染化料时,主体染液内部之间,被染物各局部所含带的染料之间,肯定会出现不同程度的差异。如果这种差异的时间保留过长,那么最终反映出来的是织物各局部之间的颜色深浅不均匀,即所谓的色差或色花。因此,为了避免这种现象的产生,必须对升温速率以及加料方式进行控制,当然更主要的是加快染液的循环速度,在尽可能短的时间内,通过强制对流来达到染液和织物各处的温度和浓度的均匀性。
气流染色中的织物在储布槽里,与主体染液是分离的,除织物中夹带染液外,其余自由主体染液积聚在主回液管中。处于这种条件下,当染液温度和浓度根据染色工艺要求发生变化时,其温度和浓度差若不尽快缩小,对染色的均匀性会产生很大影响。对此,除加快染液与织物的相对运动外,还须考虑设置染液循环旁路,采用低升温速率,缩小储布槽内织物与喷嘴和导布管中织物之间的温度差,并且达到平衡所需的时间应尽可能短。除此之外,染料和助剂的注入,要控制主体循环染液的浓度变化率不要太大,通过一定的注入方式和时间,保证均匀变化,并且尽快达到总体均匀一致。
2.3水洗受控
提高水洗效率主要是依靠工艺和设备。气流染色小浴比节水的真正含义应该是包括前处理、染色和后处理的全过程。目前间歇式溢喷染色可兼作前、后处理江艺,其中水洗过程的耗水所占比例最大。这主要是传统大浴比水洗工艺都是采用溢流式水洗,以耗费大量水来不断稀释残留在织物中的废液而造成的。小浴比如果采用稀释水洗,由于织物残留的废液浓度相对较高,需要消耗更多的水量和时间才能达到水洗的要求,从而失去了小浴比节水的意义。因此,根据净洗基本原理,增大扩散系
数和浓度梯度,缩短扩散路程能够加快净洗速度,也就是提高净洗效率。对这三个参数的控制是:扩散系数通过提高洗液温度来增大,扩散路程通过洗液水流速度的激烈程度来缩短,浓度梯度是通过新鲜洗液与污浊液的快速分离来提高。
气流染色机由于自身结构的特点,织物在储布槽内与主体洗液分离,高温条件下自然形成一个汽蒸过程,而通过喷嘴时又有一个热洗的过程。织物在水洗的过程中,实际上是处于:汽蒸一热洗一汽蒸不断地交替过程。汽蒸可提高织物纤维的膨化效果,加速纤维、纱线毛细管孔隙中污杂质向外表面的扩散速度,热洗可尽快打破洗液平衡的边界层,缩短扩散路程并且提高浓度梯度。显然,这一过程为气流染色提高净洗效率提供了有利条件。
基于气流染色上述的结构特点和水洗过程,可实施阶段受控,以消耗最少的水和时间达到充分水洗效果。其受控方式是,根据水解染料、未上染的染料以及中性电解质在织物中的不同状况,分别以水流的速度和温度来控制水洗过程。


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