锦纶织物经轴连续染色技术及应用
付春林
（浩沙实业（福建）有限公司，福建 晋江 362246）
0 前言
聚酰胺纤维（锦纶）是继聚酯纤维之后的第二大合成纤维，具有优异的加工性能和服用性能，具有吸湿、耐磨、质轻、柔软、弹性等一系列优良特性，已经广泛应用于高档服装、家纺、产业用纺织品等领域，具有广阔的发展前景。传统的锦纶经轴染色属大浴比间歇式染色，染色耗水量大、排污量大、设备利用率不高，生产效率较低，这是目前锦纶经轴染色存在的主要问题，也是行业急需解决的问题。
锦纶织物经轴染色工序包括染色、皂洗、一次水洗、固色和二次水洗，传统做法是采用一缸到底，即染色的全部流程在同一缸内完成。目前的经轴染色设备普遍采用的是染机缸体卧式设计，经轴从染缸一侧开口进入染缸内，这种缸体结构的经轴染机要求织物始终保留在缸内，每完成一道工序都需要将缸内的水、染料和助剂等外排再进行下一道工序，用水和排污较高。虽然目前发展了一系列低浴比、低盐化的染色技术，可是印染行业的污染问题依然十分严重，成为印染行业发展的瓶颈。
1 设备研制
为解决现有染色设备用水量大、排污高的问题，需研制出适合锦纶织物连续染色的经轴染色设备，能够使染缸内残液可重复使用，减少染色用水和废水排放。
1.1 立式经轴染缸
传统卧式经轴染缸开口在侧面，织物进入下一工序或出缸前都需要将染色残液先排出再取布。为了使染缸内残液不外排，研制了立式经轴染缸，染缸开口位于顶部，采用机械手取出和移动织物，缸内染
色残液可以保留不排放，解决了传统卧式经轴染缸织物出缸需要先排水、不能进行染液循环使用的连续化生产问题，同一个色系织物染色可连续生产不需排水，大幅减少染色用水和废水排放。立式经轴染缸如图1所示，适用于锦纶织物的经轴连续染色。单个染缸包括由管道相互连接的染缸、主泵、热交换器、固定阀和其它阀门组成。染色步骤为染液经过热交换器加热之后，在主泵的作用下通过染液喷射口喷出，再通过管道输送至染缸中的经轴滚筒，染液在压力差的作用下通过滚筒的多网孔结构将染液渗过穿透织物，染液透过织物后从染缸底部的管道回流到热交换器进行下一个循环。
1.主泵；2.热交换器；3.染液喷射口；4.阀门；5.阀门；6.经轴；7.染缸；8.阀门；9.固定阀
图1 立式经轴染缸示意图
1.2 经轴及经轴组
连续染色系统使用的经轴有别于普通经轴染机，经轴的一端开口，另一端为封闭，中间部分为多孔滚筒，如图2所示。
1.开口端；2.封闭端；3.多孔滚筒；4织物、
图2 经轴示意图
传统经轴染缸采用单个经轴染色，染缸织物容量有限，单个经轴卷绕织物1000公斤就容易造成染花，产品质量无法保障。因此设计多个经轴联合组成经轴组，解决了传统经轴染缸单经轴作业容量低的问题。单缸容量最大可以达到3000公斤，使产能大幅提升。经轴组如图3所示。
1.框架；2.经轴；3织物；4.吊挂孔
图3 经轴组正面及侧面示意图
1.3 连续染色系统
为适应经轴连续染色，更大程度提升生产效率,设计了连续染色系统，包括吊挂装置、经轴组以及多个经轴染缸，将传统单缸染色方式转变为多缸染色方式。每个染缸只做单一工序，根据各工序工艺时间优化设置5个染缸为一组，分别为：染色缸2个、皂洗缸1个、固色缸1个和水洗缸1个，如图4所示。染色过程中，各染缸的织物通过机械手牵引经轴组移动，保留的残液视各工序工艺需要设定排水次数，染色残液可以多次连续使用，残液中的残留染料也得到重复利用，每一缸染色后适当补
充染料和助剂，形成一组多工序连续染色系统。
1.染色缸；2.染色缸；3.皂洗缸；4.固色缸；
5.水洗缸6.吊挂装置7.吊挂臂
图4 连续染色系统示意图
具体染色方法为将待处理的织物卷绕在经轴上，通过吊挂装置将经轴组移动到染色缸内进行染色，染色完成后染色缸内残液保留，将该缸内已染色的织物移动到皂洗缸内进行皂洗和第一次水洗，一洗完成后皂洗缸内的残液保留并将该缸织物移动到固色缸内进行固色，固色完成后固色缸内的残液保留，再将该缸织物移动到水洗缸内进行第二次水洗，二洗完成后织物出缸。通过在线色度监控和调整后，下一缸织物重复上述步骤。
2 工艺流程
以深兰色为例，连续染色工艺曲线见图5。
工艺处方：
染色工艺：酸性染料0.01～10g/L、酸性匀染剂0～1g/L、醋酸0～1.5g/L、氯化钙0～3g/L。染色温度：80～100℃、染色时间：0.5～1小时、浴比1：5～10。
皂洗工艺：皂洗剂0～50g/L，温度50～70℃，皂洗时间：0.1～0.5小时、浴比1：5～10。
固色工艺：固色剂0～50g/L，温度60～80℃，固色时间：0.1～0.5小时、浴比1:5～10。
水洗工艺：温度：常温，水洗时间：水洗时间：0.1～0.3小时、浴比1:5～1:10。
图5 连续染色工艺曲线
3 质量控制与检测
为了能准确进行连续染色，同一个色系染色一般不排水，染色过程中对残液的色度、pH值以及染液的电导率进行在线检测。采用分光光度计快速检测色度和染料成分，采用电导率计和pH计检测染液的相关数据，计算出染料追加量实现快速调整，完成染料和助剂的补加。
染色后，通过测色仪检测染色的匀染性在同一块面料上选择5点，检测其色差，色差加和获得总色差。从表1、表2中可以看到，5个配方连续染色每一次的色差相差不大，表示连续染色的均匀性和重现性都很好。
由表3可知，采用连续染色技术，连续10次染色的锦纶织物耐洗色牢度和摩擦色牢度都能达到标准要求。
4 产能及节水减排效果
经轴连续染色系统使生产效率大幅提升，一组连续染色系统5个染缸24小时可生产24缸布，而5台普通经轴染缸每24小时最多可生产15缸布，相比普通经轴染缸，连续染色系统生产效率提升了60％。通过定量考察生产现场的实际用水及排水情况，对连续循环染色系统一天生产24缸织物的进水及排水进行统计，包括染色、皂洗、固色、水洗整个生产过程。统计结果为：采用经轴连续循环染色吨布耗水14.33吨，传统经轴染色平均吨布耗水70吨，减少用水量79.5％。采用经轴连续染色吨布排水10.83吨，传统经轴染色平均吨布排水70吨，减少排放量84.5％。其中染色工序，经轴连续染色24缸染色只产生20吨废水，传统经轴染色要排放废水240多吨，染色工序废水量排放减少90％以上，污水处理负担大幅减轻。
5 结束语
经轴连续染色系统将传统卧式染缸改为立式染缸，将单缸生产方式改为多缸生产方式，形成多工序连续染色，使得染色水多次使用，脚水中的残留染料也得到重复利用，节约大量染色生产用水和染化料，减少大量染色废水排放，同时还提高了染色生产能力，降低了生产成本，所生产的产品能满足质量要求。
采用经轴连续染色技术，相比传统经轴染色，吨布节约用水79.5％、染色废水排放减少84.5％、生产效率提高60％，连续染色过程中不需要反复升降温，降低了染色过程能量消耗，实现了节水、节能、减排、提高生产效率的目标。
参考文献
［1］施鸿雁，付春林，常向真，等.一种锦纶织物的连续染色系统：中国，201720077560.6［P］.2017-09-26.
