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半缸染色节能工艺

来源:印染在线 发布时间:2008年12月27日

半缸染色节能工艺

一、研究背景传统的筒子经轴染色工艺普遍采用浸染法,就是将纱线全部浸泡在染液中循环染色。在国家倡导建设节约型社会、树立可持续发展观的背景下,根据现有设备性能提出了“半缸水位染色”的理念。通过半缸水位染色,可以降低吨纱用水、电和蒸汽量,并能提高染料上染率,降低染料助剂的工艺耗用量,降低染色成本及万元GDP能耗,减少对环境的污染。在半缸染色节能工艺研究中,技术人员通过对筒管设计改造、松式筒纱密度、流量的大小、染液循环方向及压差大小等方面进行研究,成功研发出节能环保、产品品质一流的鲁泰专用染色工艺。筒子纱染色起源于德国(1882年),上世纪60年代才引入我国,但由于筒子纱染色涉及到设备、工艺、自动控制等多个方面,技术难度比较大,当时并未得到广泛应用,仍采用绞纱染色。90年代部分外企采用筒纱染色,再加上设备功能的提高,筒子染色才有飞速发展。筒子纱开始为全充满式染色,即染液全部充满染色设备,之后半充满式设备开始应用,但染液仍然将纱线全部覆盖,此工艺沿用至今。绞纱染色、筒子染色和经轴浸染三种方式都属浸染,所用染化料、助剂、染色工艺基本一致,但由于它们的填装方式不同,整个生产流程有所差异,但筒子染色和经轴浸染之间的相似之处较多,见表1表1 绞纱染色、筒子染色及经轴浸染三种方式对比

序号 比较项目 绞纱染色 筒子染色 经轴浸染
1 工艺流程 更短
2 纱线匀染程度 较差 较好 较好
3 产生回丝 更少
4 劳动强度
5 浴比
6 水、电消耗
7 设备有效荷载
8 产生污水
9 纱线复绕速度
10 自动化程度
11 对操作工技术要求 很高
12 设备要求 简单、要求低 复杂、要求高 复杂、要求高

国内筒纱

浸染较大厂家有溢达、雅戈尔、田歌、联发等,国内同行吨纱用水在200吨左右;国际同行先进水平130吨左右。二、技术难点1、设备方面难点设备为90年代的设备,没有连续水位控制系统,致使半缸染色液位控制困难,需人工控制,而人工控制入水存在偏差,重现性无法保证。二是由于小型染色机水量较少,进行半缸染色时,液位降低低于染色机运行所需的最低保护水位,使主泵无法正常运行,故技术难度更大。三是主泵扬程等参数改变,造成染液循环频率发生改变,影响筒纱质量。四是纱线未浸泡部分有效流量问题,这部分纱线由于未被染液浸泡,有效流量及与染料结合的几率大幅减少。五是染液循环方向的改变,由于该方法是不完全浸泡纱线,因此,染液在循环时无法运行由外到内的循环。2、工艺方面难点采用半缸染色工艺后,染色液量大幅度降低,浴比大幅度减小,对于工艺重现性及匀染性是一个极大的挑战,染料的直接性、上染率、固色率等数值即SERF各值发生变化。一些成熟工艺及工艺参数在新的工艺中已不再适用,半缸染色技术基础参数及工作必须从零开始研究积累。3、质量控制方面难点由于入水水位在染缸一半处,在染色时只有部分纱线处于浸染状态,对其上、中、下色差、内外差、染色牢度等都带来较大的不确定性,此工艺存在较大质量隐患。三、理论依据筒子纱及经轴染色在染色方式上属于浸染,染料的上染均匀性与染液均匀分布有直接关系,匀染则与染料的上染速率有关,同时与流量也有很大关系。从染料性能来看,其上染率在浴比减小时会增大。流量则提供染液以循环动力使染液的各部分浓度趋于一致。只有当染液的循环能弥补因纤维表面吸附染料所造成浓度梯度差时,才能克服循环中前后接触染液的纤维吸附染料量的差异,避免出现色差。THIES公司提出过一个最适合流量的估算经验公式:Q=E/F(1/D-1/S),其中Q—最适合的比流量估算值L/KG.minE—系数(棉8-12,涤纶13
-15,羊毛5-8,同种纤维,对染料亲和力高者,E值较大)F—有效流量率(不压纱且锥形管为60-65%,圆柱形管为70-80%,经轴为90%)D—体积密度S—被染物相对密度(棉为1.52,涤为1.44,羊毛为1.325)由此可见,有效流量率越大,其需要的比流量越小,即密封越好,需要的流量越小。在进行浸染染色时,总液量为L,进行半缸染色时,假定总液量为0.7L,则在泵转速相同的条件下半缸染色染液循环一次时间比浸染染色少30%,但由于纱重相同,比流量在理论上没有减少。但是在进行半缸染色时,有部分纱没有被染液浸泡,这部分纱相对来讲与染液中染料分子接触的机会比浸染时要少,为达到这个要求,必须适当提高流量。在设备流量一定的条件下,只能从减少流量损失来弥补。表5 半缸染色与正常染色主要步骤色差对比

编 号

序号 步 骤 色差△E

1号色:

浅土黄

1 加元明粉前 2.46
2 加元明粉10分钟 2.83
3 加纯碱前 2.62
4 加纯碱后20分钟 1.11
5 皂洗前 0.91
6 皂洗后 0.89

2号色:

浅蓝色

1 加元明粉前 1.05
2 加元明粉10分钟 2.40
3 加纯碱前 2.32
4 加纯碱后20分钟 1.77
5 皂洗前 1.69
6 皂洗后 0.76
从数据来看,加完元明粉后到加碱前普通工艺与半缸入水染色工艺差别较大,到皂洗后,二者差异逐渐缩小,因此,重点控制加元明粉和加纯碱几个步骤。四、意义 半缸染色节能工艺是新型环保染色工艺可显著降低染色用水量,并且对产品的质量不会造成影响。


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