1 引言 溢流染色機是目前印染廠應用較為廣泛的染色設 備。由于設備性能和功能的限制,較難保證染色工藝的重現性,即使能夠基本滿足染色工藝要求,也是靠有經驗的工藝人員或操作工來控制。這種人為的控制,避免不了受人的技術水平、責任心及情緒變化的影響,從而導致織物染色質量的不穩定、廢品率高,產品檔次無法提高。 如何保證染色工藝的重現性及染色質量,制定合理的染色工藝固然重要,但更重要的是消除人為影響因素,提高設備控制功能,更為精確地控制每一個對染色質量有影響的參數,對染色工藝的全過程,通過一定程序實行全程控制,在設備功能上實現受控染色。 2 溢流染色機的功能與控制 根據受控染色工藝的要求,溢流染色機必須實現 以下幾個功能: 2.1 流量和壓力的控制 流量和壓力是溢流染色機兩個重要參數,由主循環泵所決定。流量是保證染料與織物進行上染交換所必須的,而且必須足夠大,在某一具體的染色工藝過程中,變化應盡可能小。它完全是由主泵所控制的。 壓力對溢流噴射染色機來說,指的是噴嘴所產生的壓力;對筒子染色機來說,則指的是筒子紗的內外壓差,但總壓力還是由主泵揚程所提供的。 在染色工藝過程中,流量和壓力起到非常重要的作用,不同的織物以及工藝對染液流量和壓力(噴射力或壓差)是有差別的。例如,對比表面較大的高支織物和快速染色的工藝,流量就要求大;對輕薄織物和表面嬌嫩的織物,要求噴射力小;而對克重較大的織物,則要求既要有足夠的流量,還要有很強的噴射力。所以,流量和壓力應根據不同的織物和工藝有所變化。 傳統的溢流染色機,為了滿足流量和壓力的變化,都是通過主泵出口的截流調節來控制。由于這種控制方式受到人為因素的影響,不夠準確;同時主循環泵不 是在**佳工況點上工作,效率降低。 根據主泵的特性曲線,在一定的速度調節范圍內,通過交流變頻,改變主泵轉速,實現流量和揚程的變化,以滿足不同染色工藝要求,從而保證主泵始終在相應流量和曲線的**佳工況點上工作,以節省電能。至于流量和壓力的具體確定,可以設置流量或壓力檢測,通過PLC處理來實現自動控制。在這之前,要求制造廠家作出所適用織物染色工藝的試驗,將成功可行的檢測值,設定在PLC中,用戶只要根據自己所染的織物選擇相對應的參數菜單即可。2.2 溫度的比例控制 一般來說,隨著染色溫度的提高,染料的分散度以及向織物纖維內部擴散的動能也增加;同時,由于織物纖維膨化而使得內部孔隙增大,提高了染料的吸附擴散能力,加快了織物的上染速度。但是,當溫度過高時,由于纖維孔隙過大,染料粒子動能過大,反而會使已上染在纖維上的染料部分地又重新溶入染液中去。 升溫程序和升溫速率對織物的上染(或吸附)速率影響很大。不同的織物和染料,應采取不同的升溫曲線,即使是同一種織物,在不同的溫度段中的上染速率也不相同。例如,比表面較大的高支織物在低溫時就有很高的上染率,如果升溫速率和溫差控制不好,就容易染花。 因此,染色工藝的溫度必須采用比例控制,精確控制上染率較高的溫度區域中的時間。這種控制方式,主要是采用比例調節閥,按設定的溫度控制曲線,由PLC和電腦完成全過程的控制。2.3 計量加料控制 傳統的染色工藝,主要是對溫度、染料和助劑的配備以及注入時間的控制,而對染化料的注入方式不太講究。這對染深色來說,問題不大,但對染淺色織物,若采用活性染料,則會出現染色質量問題。產生問題的原因雖然與溫度控制有一定的關系(如前面談到的在上染率高的溫度范圍內升溫過快),但更直接的原因是在染化料的注入方式上。根據活性染料在織物染色中的 5 2 溢流染色機實現受控染色工藝的探討 印 染(2002No.11
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上染特點可以知道,染淺色時,第一次上染率是很高的,可以達60%,如果不考慮電解質(鹽劑)的用量和注入方式,有可能加快上染速度,造成染色不勻,同時還可能引起染料的聚集或沉淀。 對于作固色劑的堿類用量及注入方式,也同樣非常重要。如果采用計量注入,就可以控制染液的pH值,始終保持固色速度不變。這樣不僅保證了被染織物的勻染性和透染性,還可以提高固色率,減少染料的水解和堿劑用量。 由此可以看出,傳統的簡單加料方式是無法保證染色質量的,必須采用計量控制方式,才能有效地滿足染色工藝要求。 計量控制系統主要由比例調節閥、流量檢測計(或者注入總量的壓差檢測計)、PLC和電腦計量加料程序等組成。在電腦中設定若干非線性加料曲線供選用。2.4 液位壓差控制 傳統溢流染色機的浴比是由液位計測量和控制的。主要是控制三個相對固定點,即**低液位(保證主泵啟動之前有一定染浴)、中液位(染色中所需的浴比)和**高液位。由于僅僅是進水量的限位控制,所以在三個相對固定點的輸入信號均為開關量。中液位實際上是染色工藝中所需要的浴比,它有一個范圍,根據織物和染色工藝的不同,在這個范圍里要作具體的調整,設定一個具體值。按照這個要求,用傳統的液位計是很不方便的。如果采用液位壓差來控制,就可以在**低和**高液位之間得一個連續的模擬信號,精確地控制浴比。目前,歐洲比較先進的溢流染色機已配置了這項功能。2.5 連續水洗控制 水洗(包括溢流水洗)是染色后的一道工序。水洗 是否徹底,關系到織物的色牢度。目前大部分溢流染色機的浴比都比較小(**小可達1∶5),這對染色來說是有益的。因為它可以減小能耗和排放。但對染色后水洗,浴比小,則水洗效果不好,即使多洗幾遍,收到效果也不大,而且還費大量的水。 從水洗的過程來分析,大致分為三個階段。開始階段主要是去除電解質、未反應的染料和織物纖維表面上的水解染料,這個階段需要的水流速度高,需充分沖刷;第二個階段主要是織物纖維內部孔道中的水解染料向外擴散并從纖維表面解吸下來,需要的水洗溫度高,提高未上染染料脫離纖維的動能;水洗的第三個階段主要是洗除織物纖維表面殘余的水解染料,這個階段的水洗溫度不宜太高。 傳統溢流染色機的水洗功能比較簡單,一缸一缸地洗,溢流水洗對水洗的階段不作考慮。為了達到水洗的高效、省時和省用料的目的,必須控制水洗溫度、水流速度,實現受控染色過程。根據不同階段,設定相應的水流速度(主泵流量加大)和溫度,通過PLC控制全過程。 3 結語 受控染色工藝目前在比較先進的溢流染色機上已得到了成功應用。隨著電子技術的迅速發展,將先進的電腦、PLC、變頻技術以及在線檢測技術構成一個控制系統,合理、精確地控制整個染色工藝過程,保證織物染色的質量和染色工藝的重現性,已經成為新一代溢流染色機不可缺少的組成部分。
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