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針織物在氣流染色中的質(zhì)量控制(一)

來源:印染在線 發(fā)布時(shí)間:2015年04月24日

針織物在氣流染色中的質(zhì)量控制(一)
氣流染色工藝及設(shè)備性能對(duì)針織物的染色質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用。將針織物的濕加工特點(diǎn)與氣流染色的工藝條件相結(jié)合,在滿足針織物原坯和染化料一定要求的條件下,通過設(shè)備的結(jié)構(gòu)性能和染色工藝參數(shù)的保證,對(duì)染色的全過程進(jìn)行控制,可以保證針織物的勻染性和染色工藝的重現(xiàn)性。本文對(duì)此提出了具體的控制方法和要求。

氣流染色以其高效、節(jié)能和環(huán)保的特性,在印染行業(yè)已逐步得到應(yīng)用。由于氣流染色的浴比僅為l:3~l:4,染色的工藝時(shí)間(升溫時(shí)間及染液與織物的交換頻率)和能耗(水、蒸汽、染化料等)都大為減少,并且還為針織物的生態(tài)加工提供了工藝條件。例如,具有生態(tài)加工特點(diǎn)的針織物酶處理工藝,就是利用氣流染色的低浴比條件,始終保持酶的較高濃度和酶處理液的強(qiáng)烈循環(huán)運(yùn)動(dòng),達(dá)到織物的最佳處理效果。此外,氣流染色的小浴比條件還可以提高活性染料的直接性,降低鹽的用量,減少排放液中鹽的殘留量,提高染料的利用率和染色深度。目前出現(xiàn)的低鹽染色工藝,除活性染料本身的直接性提高外,還可采用氣流染色的小浴比來提高染料的直接性,以達(dá)到節(jié)省染料和助劑的目的。
氣流染色雖說具有諸多的優(yōu)點(diǎn),但在過去十幾年的具體應(yīng)用中,人們并沒有完全掌握氣流染色的工藝規(guī)律和設(shè)備特點(diǎn)(其中包括氣流染色技術(shù)方面有些還不是很成熟),絕大部分還是采用傳統(tǒng)的溢流或噴射染色工藝,因此經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)染色質(zhì)量問題。相對(duì)傳統(tǒng)的溢流或噴射染色工藝大浴比而言,氣流染色的小浴比染色條件對(duì)染色要求更加苛刻。因?yàn)榭椢锊皇墙]在染液中,所以染料溫度和濃度變化的差異,如果在被染織物各部分保持過長(zhǎng),肯定會(huì)出現(xiàn)染色不均勻,并且很難通過移染來達(dá)到勻染。除此之外,針織物編織過程中形成的內(nèi)應(yīng)力也會(huì)因?yàn)樘幚淼臈l件不當(dāng)而產(chǎn)生折痕。
要保證織物染色質(zhì)量,除了滿足常規(guī)間歇式染色工藝對(duì)織物原坯、染化料、水質(zhì)、染色工藝和操作規(guī)程等要求外,還要根據(jù)氣流染色工藝的特點(diǎn),進(jìn)行染色全過程控制。

與機(jī)織物相比,針織物的氣流染色控制要求更加高一些,如張力和時(shí)間在整個(gè)加工過程中應(yīng)處于最低和最短的狀態(tài),否則,不但會(huì)出現(xiàn)染色條痕而且還會(huì)導(dǎo)致織物的變形。因此,為了氣流染色能夠成為針織物具有高附加值和節(jié)能減排的有效加工方法,必須針對(duì)針織物濕加工的特點(diǎn)和要求,結(jié)合氣流染色的特性設(shè)計(jì)出一個(gè)有效的過程控制,以達(dá)到被染物、染色工藝和設(shè)備的最佳統(tǒng)一。
1針織物濕加工的特點(diǎn)和要求
針織物因編織的組織結(jié)構(gòu)原因成形較差,并且具有一定內(nèi)應(yīng)力,因此在整個(gè)濕加工過程中要求外界施加的作用力要盡可能小,作用的時(shí)間也要盡可能短,通常都是采用間歇式松式繩狀加工。為了滿足針織物濕加工的要求,應(yīng)先了解一下有關(guān)針織物的一些特點(diǎn)。
1.1織物的內(nèi)應(yīng)力
與機(jī)織物不同,針織物的編織組織比較松弛,同時(shí)又因紗線在編織過程中的變形而產(chǎn)生了一定內(nèi)應(yīng)力。這種內(nèi)應(yīng)力在一定的條件下會(huì)釋放出來,容易在針織物的以繩狀堆放加工中形成折痕。如果針織物堆放的形狀位置長(zhǎng)時(shí)間不改變,那么,在繩狀染色過程中就會(huì)出現(xiàn)染料上染不均勻現(xiàn)象,最終造成顏色深淺不一的條痕。因此,針織物在后續(xù)的濕加工之前,最好增加一道松弛過程,讓織物的內(nèi)應(yīng)力充分釋放;若對(duì)彈力針織物(含氨綸或合纖長(zhǎng)絲)進(jìn)行一次預(yù)定形,那將更有利于后續(xù)的濕加工。
1.2織物的吸水性
針織物的松弛組織具有較高的吸水性,主要是紗線之間吸附的水量大,所以在濕加工中不能快速運(yùn)行,原因是為了避免產(chǎn)生過大的拉伸而引起變形。如果說濕加工過程需要針織物與處理液有較快交換頻率,那么只有加快處理液的循環(huán)速度,并且盡量減少針織物在運(yùn)行過程中的含液量。在間歇式繩狀染色中,最好的辦法是織物不浸在染液中,并且織物與主體染液(循環(huán)染液)在噴嘴中完成交換后盡快分離。目前,氣流染色已經(jīng)具備了這項(xiàng)功能,槽體內(nèi)的織物與主體染液是處于分離狀態(tài),織物在動(dòng)程中所夾帶的染液較少。

1.3織物的張力
針織物在濕加工中的另一個(gè)特點(diǎn),就是不能長(zhǎng)時(shí)間處于某個(gè)具有張力

的相對(duì)運(yùn)行過程中。其原因是,針織物纖維彈性變形得不到回復(fù)而產(chǎn)生塑性變形(即織物形態(tài)變化后無法恢復(fù)原狀),雖然可以通過最后的拉幅定形得到緩解,但嚴(yán)重的經(jīng)向拉伸變形,即使通過較大的超喂整理也是無法消除的。所以針織物的濕加工時(shí)間應(yīng)該盡量縮短。
總之,針織物在濕加工中表現(xiàn)出的特性,必須充分考慮到采取的加工方法所具備的條件,要求能夠在加工過程的時(shí)間盡量短,運(yùn)行中產(chǎn)生的張力盡可能小。根據(jù)這個(gè)加工要求,氣流染色通過設(shè)備的結(jié)構(gòu)性能和控制程序,采用相應(yīng)的染色工藝,對(duì)所有影響到染色質(zhì)量的參數(shù)進(jìn)行控制,最終滿足染色質(zhì)量要求。
2設(shè)備與工藝條件
基于針織物濕加工中表現(xiàn)出的特性,要保證染色質(zhì)量要求,就必須對(duì)氣流染色的設(shè)備和工藝提出一些條件。這些條件從染色理論上講還是屬于染料吸盡法所要求的,只是形式上與傳統(tǒng)溢流或噴射染色有所不同,但并不妨礙對(duì)染色質(zhì)量的控制。
2.1織物與染液的交換
在織物間歇式染色工藝中,通常都是以時(shí)間來控制染色過程的每個(gè)工序,完成設(shè)定染色工藝所需的時(shí)間,實(shí)際上就是染料在被染物中上染和固色過程所需的時(shí)間。應(yīng)用表明:溫度、浴比、染液和織物的相對(duì)運(yùn)動(dòng),對(duì)完成上染和固色過程所需的時(shí)間是有影響的,其中影響最大的是染液與織物的交換頻率,而它又體現(xiàn)在二者的相對(duì)運(yùn)動(dòng)程度上。如果說上染和固色過程需要一定的染液和織物的交換次數(shù)來實(shí)現(xiàn),那么,完成一定交換次數(shù)所需的時(shí)間就反映出了染色時(shí)間的長(zhǎng)短。
由此可見,要完成一定的染液和織物的交換次數(shù),交換頻率高的比交換頻率低的所需的時(shí)間肯定要短。因此,氣流染色過程應(yīng)通過染液與織物交換次數(shù)來確定每個(gè)過程所需的時(shí)間,而不應(yīng)套用大浴比的過程時(shí)間。實(shí)際上,在超出的時(shí)間里并不能上染更多的染料,甚至還有可能使部分染料產(chǎn)生水解,反而降低上染率,并且針織物處于長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行對(duì)其紗線表面容易造成損傷或起毛。
氣流染色過程中,織物與染液都處于相對(duì)運(yùn)動(dòng),織物的運(yùn)行狀況和染液循環(huán)運(yùn)動(dòng)的激烈程度,都對(duì)染色的
均勻性產(chǎn)生影響。染液的溫度變化在染料的上染過程起著至關(guān)重要作用,而被染物各局部之間所含帶染液和主體染液溫度和濃度的均勻性,主要還是依靠染液和織物循環(huán)狀態(tài)來保證。染液與被染織物的快速循環(huán),可以增加二者的交換頻率,提高染料的上染率,縮短時(shí)間,并且可保證整個(gè)被染織物的均勻上染率。對(duì)比表面積較大的超細(xì)纖維,具有更好的勻染性。染液快速循環(huán)的另一個(gè)好處,就是可以縮短染液溫度和濃度在變化過程中出現(xiàn)織物所帶染液和主體染液以及被染物各部分差異的滯留時(shí)間,減少織物吸附不勻和溫差的影響。這種條件實(shí)際上提高了染料吸附的均勻性,而降低了對(duì)移染的依存性,對(duì)使用親和力低的染料,可以獲得更好的色牢度。
在傳統(tǒng)溢流或噴射染色浴比較大的條件下,儲(chǔ)布槽中的織物是懸浮在染液中,依靠染液的流動(dòng)來進(jìn)行緩慢移動(dòng)。織物在染液中的相互擠壓較輕,并且可自由松弛,不容易產(chǎn)生堆置折痕,但唯一缺陷就是織物之間容易相互糾纏,造成堵布打結(jié)現(xiàn)象頻繁發(fā)生。而在氣流染色的小浴比條件下,織物與染液在槽體內(nèi)一般是分開的,即使加快染液循環(huán),也不會(huì)擾亂織物的堆置和運(yùn)行狀況。設(shè)置的擺布裝置,可保證織物左右折擺落在槽體內(nèi),同時(shí),儲(chǔ)布槽內(nèi)設(shè)置光滑的聚四氟乙烯棒或者轉(zhuǎn)轂,讓織物在自重的條件向前緩慢滑行。采用這些結(jié)構(gòu)形式,一般不會(huì)出現(xiàn)壓布和堵布打結(jié)現(xiàn)象。但值得注意的是,織物循環(huán)的頻率要高,尤其容易起皺織物,在槽體內(nèi)滯留的時(shí)間不得超過2.5min,同時(shí)織物通過噴嘴后要有一個(gè)擴(kuò)展過程,不斷對(duì)織物繩狀進(jìn)行解捻,這樣就可以避免形成永久性折痕。

針織物在酶處理工藝中與處理液的快速交換,可以加快酶的反應(yīng)速度,提高處理效果。而對(duì)超細(xì)纖維的針織物來說,超細(xì)纖維的比表面積較大,上染速率很快,容易產(chǎn)生上染不均勻。因此,能夠提供染液和被染織物快速交換條件,對(duì)染料的均勻上染是十分有利的。在氣流染色中,針織物因張力的原因,布速不能太快,但考慮到織物的循環(huán)周期對(duì)均勻上染和折痕產(chǎn)生的影響,所

以對(duì)織物的單股長(zhǎng)度也有限制。為了保證織物與染液的快速交換,一方面加快染液的循環(huán)頻率,另一方面可以采用多股進(jìn)布(尤其是輕薄織物)。這樣一來,就可以發(fā)揮出氣流染色不容易產(chǎn)生纏布堵布的優(yōu)勢(shì),增加了容布量??芍^一舉兩得。
2.2染液的溫度和濃度分布
在間歇式染色過程中,當(dāng)染液溫度變化或者加注染化料時(shí),主體染液內(nèi)部之間,被染物各局部所含帶的染料之間,肯定會(huì)出現(xiàn)不同程度的差異。如果這種差異的時(shí)間保留過長(zhǎng),那么最終反映出來的是織物各局部之間的顏色深淺不均勻,即所謂的色差或色花。因此,為了避免這種現(xiàn)象的產(chǎn)生,必須對(duì)升溫速率以及加料方式進(jìn)行控制,當(dāng)然更主要的是加快染液的循環(huán)速度,在盡可能短的時(shí)間內(nèi),通過強(qiáng)制對(duì)流來達(dá)到染液和織物各處的溫度和濃度的均勻性。
氣流染色中的織物在儲(chǔ)布槽里,與主體染液是分離的,除織物中夾帶染液外,其余自由主體染液積聚在主回液管中。處于這種條件下,當(dāng)染液溫度和濃度根據(jù)染色工藝要求發(fā)生變化時(shí),其溫度和濃度差若不盡快縮小,對(duì)染色的均勻性會(huì)產(chǎn)生很大影響。對(duì)此,除加快染液與織物的相對(duì)運(yùn)動(dòng)外,還須考慮設(shè)置染液循環(huán)旁路,采用低升溫速率,縮小儲(chǔ)布槽內(nèi)織物與噴嘴和導(dǎo)布管中織物之間的溫度差,并且達(dá)到平衡所需的時(shí)間應(yīng)盡可能短。除此之外,染料和助劑的注入,要控制主體循環(huán)染液的濃度變化率不要太大,通過一定的注入方式和時(shí)間,保證均勻變化,并且盡快達(dá)到總體均勻一致。
2.3水洗受控
提高水洗效率主要是依靠工藝和設(shè)備。氣流染色小浴比節(jié)水的真正含義應(yīng)該是包括前處理、染色和后處理的全過程。目前間歇式溢噴染色可兼作前、后處理江藝,其中水洗過程的耗水所占比例最大。這主要是傳統(tǒng)大浴比水洗工藝都是采用溢流式水洗,以耗費(fèi)大量水來不斷稀釋殘留在織物中的廢液而造成的。小浴比如果采用稀釋水洗,由于織物殘留的廢液濃度相對(duì)較高,需要消耗更多的水量和時(shí)間才能達(dá)到水洗的要求,從而失去了小浴比節(jié)水的意義。因此,根據(jù)凈洗基本原理,增大擴(kuò)散系
數(shù)和濃度梯度,縮短擴(kuò)散路程能夠加快凈洗速度,也就是提高凈洗效率。對(duì)這三個(gè)參數(shù)的控制是:擴(kuò)散系數(shù)通過提高洗液溫度來增大,擴(kuò)散路程通過洗液水流速度的激烈程度來縮短,濃度梯度是通過新鮮洗液與污濁液的快速分離來提高。
氣流染色機(jī)由于自身結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),織物在儲(chǔ)布槽內(nèi)與主體洗液分離,高溫條件下自然形成一個(gè)汽蒸過程,而通過噴嘴時(shí)又有一個(gè)熱洗的過程??椢镌谒吹倪^程中,實(shí)際上是處于:汽蒸一熱洗一汽蒸不斷地交替過程。汽蒸可提高織物纖維的膨化效果,加速纖維、紗線毛細(xì)管孔隙中污雜質(zhì)向外表面的擴(kuò)散速度,熱洗可盡快打破洗液平衡的邊界層,縮短擴(kuò)散路程并且提高濃度梯度。顯然,這一過程為氣流染色提高凈洗效率提供了有利條件。
基于氣流染色上述的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和水洗過程,可實(shí)施階段受控,以消耗最少的水和時(shí)間達(dá)到充分水洗效果。其受控方式是,根據(jù)水解染料、未上染的染料以及中性電解質(zhì)在織物中的不同狀況,分別以水流的速度和溫度來控制水洗過程。


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