錦綸織物經(jīng)軸連續(xù)染色技術及應用
付春林
（浩沙實業(yè)（福建）有限公司，福建 晉江 362246）
0 前言
聚酰胺纖維（錦綸）是繼聚酯纖維之后的第二大合成纖維，具有優(yōu)異的加工性能和服用性能，具有吸濕、耐磨、質(zhì)輕、柔軟、彈性等一系列優(yōu)良特性，已經(jīng)廣泛應用于高檔服裝、家紡、產(chǎn)業(yè)用紡織品等領域，具有廣闊的發(fā)展前景。傳統(tǒng)的錦綸經(jīng)軸染色屬大浴比間歇式染色，染色耗水量大、排污量大、設備利用率不高，生產(chǎn)效率較低，這是目前錦綸經(jīng)軸染色存在的主要問題，也是行業(yè)急需解決的問題。
錦綸織物經(jīng)軸染色工序包括染色、皂洗、一次水洗、固色和二次水洗，傳統(tǒng)做法是采用一缸到底，即染色的全部流程在同一缸內(nèi)完成。目前的經(jīng)軸染色設備普遍采用的是染機缸體臥式設計，經(jīng)軸從染缸一側開口進入染缸內(nèi)，這種缸體結構的經(jīng)軸染機要求織物始終保留在缸內(nèi)，每完成一道工序都需要將缸內(nèi)的水、染料和助劑等外排再進行下一道工序，用水和排污較高。雖然目前發(fā)展了一系列低浴比、低鹽化的染色技術，可是印染行業(yè)的污染問題依然十分嚴重，成為印染行業(yè)發(fā)展的瓶頸。
1 設備研制
為解決現(xiàn)有染色設備用水量大、排污高的問題，需研制出適合錦綸織物連續(xù)染色的經(jīng)軸染色設備，能夠使染缸內(nèi)殘液可重復使用，減少染色用水和廢水排放。
1.1 立式經(jīng)軸染缸
傳統(tǒng)臥式經(jīng)軸染缸開口在側面，織物進入下一工序或出缸前都需要將染色殘液先排出再取布。為了使染缸內(nèi)殘液不外排，研制了立式經(jīng)軸染缸，染缸開口位于頂部，采用機械手取出和移動織物，缸內(nèi)染
色殘液可以保留不排放，解決了傳統(tǒng)臥式經(jīng)軸染缸織物出缸需要先排水、不能進行染液循環(huán)使用的連續(xù)化生產(chǎn)問題，同一個色系織物染色可連續(xù)生產(chǎn)不需排水，大幅減少染色用水和廢水排放。立式經(jīng)軸染缸如圖1所示，適用于錦綸織物的經(jīng)軸連續(xù)染色。單個染缸包括由管道相互連接的染缸、主泵、熱交換器、固定閥和其它閥門組成。染色步驟為染液經(jīng)過熱交換器加熱之后，在主泵的作用下通過染液噴射口噴出，再通過管道輸送至染缸中的經(jīng)軸滾筒，染液在壓力差的作用下通過滾筒的多網(wǎng)孔結構將染液滲過穿透織物，染液透過織物后從染缸底部的管道回流到熱交換器進行下一個循環(huán)。
1.主泵；2.熱交換器；3.染液噴射口；4.閥門；5.閥門；6.經(jīng)軸；7.染缸；8.閥門；9.固定閥
圖1 立式經(jīng)軸染缸示意圖
1.2 經(jīng)軸及經(jīng)軸組
連續(xù)染色系統(tǒng)使用的經(jīng)軸有別于普通經(jīng)軸染機，經(jīng)軸的一端開口，另一端為封閉，中間部分為多孔滾筒，如圖2所示。
1.開口端；2.封閉端；3.多孔滾筒；4織物、
圖2 經(jīng)軸示意圖
傳統(tǒng)經(jīng)軸染缸采用單個經(jīng)軸染色，染缸織物容量有限，單個經(jīng)軸卷繞織物1000公斤就容易造成染花，產(chǎn)品質(zhì)量無法保障。因此設計多個經(jīng)軸聯(lián)合組成經(jīng)軸組，解決了傳統(tǒng)經(jīng)軸染缸單經(jīng)軸作業(yè)容量低的問題。單缸容量最大可以達到3000公斤，使產(chǎn)能大幅提升。經(jīng)軸組如圖3所示。
1.框架；2.經(jīng)軸；3織物；4.吊掛孔
圖3 經(jīng)軸組正面及側面示意圖
1.3 連續(xù)染色系統(tǒng)
為適應經(jīng)軸連續(xù)染色，更大程度提升生產(chǎn)效率,設計了連續(xù)染色系統(tǒng)，包括吊掛裝置、經(jīng)軸組以及多個經(jīng)軸染缸，將傳統(tǒng)單缸染色方式轉變?yōu)槎喔兹旧绞健Ｃ總€染缸只做單一工序，根據(jù)各工序工藝時間優(yōu)化設置5個染缸為一組，分別為：染色缸2個、皂洗缸1個、固色缸1個和水洗缸1個，如圖4所示。染色過程中，各染缸的織物通過機械手牽引經(jīng)軸組移動，保留的殘液視各工序工藝需要設定排水次數(shù)，染色殘液可以多次連續(xù)使用，殘液中的殘留染料也得到重復利用，每一缸染色后適當補
充染料和助劑，形成一組多工序連續(xù)染色系統(tǒng)。
1.染色缸；2.染色缸；3.皂洗缸；4.固色缸；
5.水洗缸6.吊掛裝置7.吊掛臂
圖4 連續(xù)染色系統(tǒng)示意圖
具體染色方法為將待處理的織物卷繞在經(jīng)軸上，通過吊掛裝置將經(jīng)軸組移動到染色缸內(nèi)進行染色，染色完成后染色缸內(nèi)殘液保留，將該缸內(nèi)已染色的織物移動到皂洗缸內(nèi)進行皂洗和第一次水洗，一洗完成后皂洗缸內(nèi)的殘液保留并將該缸織物移動到固色缸內(nèi)進行固色，固色完成后固色缸內(nèi)的殘液保留，再將該缸織物移動到水洗缸內(nèi)進行第二次水洗，二洗完成后織物出缸。通過在線色度監(jiān)控和調(diào)整后，下一缸織物重復上述步驟。
2 工藝流程
以深蘭色為例，連續(xù)染色工藝曲線見圖5。
工藝處方：
染色工藝：酸性染料0.01～10g/L、酸性勻染劑0～1g/L、醋酸0～1.5g/L、氯化鈣0～3g/L。染色溫度：80～100℃、染色時間：0.5～1小時、浴比1：5～10。
皂洗工藝：皂洗劑0～50g/L，溫度50～70℃，皂洗時間：0.1～0.5小時、浴比1：5～10。
固色工藝：固色劑0～50g/L，溫度60～80℃，固色時間：0.1～0.5小時、浴比1:5～10。
水洗工藝：溫度：常溫，水洗時間：水洗時間：0.1～0.3小時、浴比1:5～1:10。
圖5 連續(xù)染色工藝曲線
3 質(zhì)量控制與檢測
為了能準確進行連續(xù)染色，同一個色系染色一般不排水，染色過程中對殘液的色度、pH值以及染液的電導率進行在線檢測。采用分光光度計快速檢測色度和染料成分，采用電導率計和pH計檢測染液的相關數(shù)據(jù)，計算出染料追加量實現(xiàn)快速調(diào)整，完成染料和助劑的補加。
染色后，通過測色儀檢測染色的勻染性在同一塊面料上選擇5點，檢測其色差，色差加和獲得總色差。從表1、表2中可以看到，5個配方連續(xù)染色每一次的色差相差不大，表示連續(xù)染色的均勻性和重現(xiàn)性都很好。
由表3可知，采用連續(xù)染色技術，連續(xù)10次染色的錦綸織物耐洗色牢度和摩擦色牢度都能達到標準要求。
4 產(chǎn)能及節(jié)水減排效果
經(jīng)軸連續(xù)染色系統(tǒng)使生產(chǎn)效率大幅提升，一組連續(xù)染色系統(tǒng)5個染缸24小時可生產(chǎn)24缸布，而5臺普通經(jīng)軸染缸每24小時最多可生產(chǎn)15缸布，相比普通經(jīng)軸染缸，連續(xù)染色系統(tǒng)生產(chǎn)效率提升了60％。通過定量考察生產(chǎn)現(xiàn)場的實際用水及排水情況，對連續(xù)循環(huán)染色系統(tǒng)一天生產(chǎn)24缸織物的進水及排水進行統(tǒng)計，包括染色、皂洗、固色、水洗整個生產(chǎn)過程。統(tǒng)計結果為：采用經(jīng)軸連續(xù)循環(huán)染色噸布耗水14.33噸，傳統(tǒng)經(jīng)軸染色平均噸布耗水70噸，減少用水量79.5％。采用經(jīng)軸連續(xù)染色噸布排水10.83噸，傳統(tǒng)經(jīng)軸染色平均噸布排水70噸，減少排放量84.5％。其中染色工序，經(jīng)軸連續(xù)染色24缸染色只產(chǎn)生20噸廢水，傳統(tǒng)經(jīng)軸染色要排放廢水240多噸，染色工序廢水量排放減少90％以上，污水處理負擔大幅減輕。
5 結束語
經(jīng)軸連續(xù)染色系統(tǒng)將傳統(tǒng)臥式染缸改為立式染缸，將單缸生產(chǎn)方式改為多缸生產(chǎn)方式，形成多工序連續(xù)染色，使得染色水多次使用，腳水中的殘留染料也得到重復利用，節(jié)約大量染色生產(chǎn)用水和染化料，減少大量染色廢水排放，同時還提高了染色生產(chǎn)能力，降低了生產(chǎn)成本，所生產(chǎn)的產(chǎn)品能滿足質(zhì)量要求。
采用經(jīng)軸連續(xù)染色技術，相比傳統(tǒng)經(jīng)軸染色，噸布節(jié)約用水79.5％、染色廢水排放減少84.5％、生產(chǎn)效率提高60％，連續(xù)染色過程中不需要反復升降溫，降低了染色過程能量消耗，實現(xiàn)了節(jié)水、節(jié)能、減排、提高生產(chǎn)效率的目標。
參考文獻
［1］施鴻雁，付春林，常向真，等.一種錦綸織物的連續(xù)染色系統(tǒng)：中國，201720077560.6［P］.2017-09-26.
