高温高压高速低浴比染色机技术工艺发展趋势分析

第一节 产品技术发展现状

20世纪80年代的染色机，采用仪表加继电器的控制结构，系统的稳定性差，对染液的温度用简单的温控器控制，温控精度难以保证。染液喷嘴压力用手动阀门来调节，导布辊的转速用滑差电机或机械式无级调速器进行调速，这种控制方式人为主观因素大，不节能，机械磨损严重，成品率低，产品质量不稳定，系统运行和维护的成本高。

90年代，染色机的发展很快，特别是广泛使用计算机技术。压力控制，升温曲线跟踪，保温时间控制，染化料的供给，均采用计算机控制，并有指示、报警等多项功能，有的采用了群控，机电一体化程度很高。

为赶上国际先进水平，提高染色质量，国内纺织机械生产厂也积极进行了技术改造和产品开发。

然而国内染色机与国外相比仍有较大差距，主要表现在设备的功能和适应性较差，工艺技术水平不高。各印染厂的设备还不能适应小批量、多品种、多功能、高附加值、流行性的快节奏变换的纺织品外贸要求；机电一体化水平较为落后，自动化程度较低；微电子技术推广应用不够，软件开发水平较低；传感器、执行元件品种不齐全；计算机在染色机上应用还处在起步阶段，不少项目是在老设备上进行技术改造，没有形成批量生产能力。有些染色机虽己更新为计算机控制，提高了自动化程度，但控制方法、控制精度、稳定性与国外专业厂家相比还有很大差距，而且各机台单独控制，难以实现设备之间以及设备与外界之间的信息交换，不利于集中监控管理。

目前小浴比染色技术已经发展到相当高的程度，浴比再要降低已经非常困难。因为纯棉被染物本身吸水量至少为1：3，而常用的涤纶虽说是疏水纤维，吸水量也在1：2左右。气流染色机染色浴比已经非常接近这个极限。而且目前小浴比染色设备全部由电脑控制，自动控制各种工艺参数，自动记录工艺过程，自动处理织物缠结等常见问题，完全实现了智能化。但这并不是说小浴比染色技术不再发展，任何技术的发展是没有尽头的。

第二节 产品工艺特点或流程

1、产品工艺特点

高温高压染色机的工作特点是：温度控制精度要求高，执行元件多，动作频繁，安全联锁多，既有开关量控制又有模拟量控制。又处于酸、碱、水、蒸汽高温高压的恶劣环境中，因此对控制系统的抗干扰能力、可靠性要求极高。

液流染色机

液流染色机是随着合成纤维的出现，为适应合成纤维的染整加工而发展起来的绳状染色设备。它的工作原理是利用高速循环的染液输送织物，使织物以绳状松驰状态反复通过染液溢流区或喷嘴和浸渍区，完成染料的上染和匀染。通常将喷嘴压力介于2～3kg/cm2之间的液流染色机称为喷射染色机，喷射染色机非常适宜于纯化纤织物染色。为了减少染色过程中染液对某些布面的冲击，常用提升辊筒的方法来协助织物运动，这样喷咀压力可以减少到0～1kg/cm2，此类低压力喷射染色机一般被称为溢流染色机。而喷咀压力介于1～2kg/cm2的染色机通常称为溢喷染色机或缓流染色机。

气流染色机

气流染色机是应用空气动力学原理，利用压缩空气来优化液流染色机的染色效果。它是为适应新一代纤维，如超细纤维、Lyocell纤维等织物的特殊染色要求而发展起来的绳状染色机。

高温筒子纱（经轴）染色机

从外部形状来看，筒子纱染色机可分为立式筒子纱染色机和卧式筒子纱染色机。这2种形式的筒子纱染色机各有其特点，都是用配置先进的控制系统来规范出合理的工艺和操作方法，因而不论哪种形式都能生产出满足匀染性和重现性要求的产品。

2、工艺流程

染色过程

染色是指染液中的染料向浸在其中的纤维转移并透入纤维内部，最终使纤维染上颜色的过程。染色过程一般包括三个阶段。

（1）吸附

当纤维放入染液中后，染液中的染料就会逐渐扩散转移到纤维表面，这个过程称为吸附。吸附是可逆的，由于染液中染料浓度的变化，己染到纤维上的染料会重新扩散到染浴中去，这一过程称为解吸。在上染过程中，吸附与解吸同时存在并保持平衡。

（2）扩散

由于染料吸附在纤维表面，使纤维内外形成染料浓度差，因而促使染料由纤维向其内部扩散。此时溶液中的染料又继续吸附到纤维表面，直到吸附和解析再次达到平衡。

（3）固着

扩散到纤维内部的染料与纤维相结合的过程称为固着。固着方式因染料和纤维的种类不同而异。

在染色过程中，上述三个阶段相互之间既有区别又有联系，不能截然分开。

染色机的构造及工作原理

染色机的整机主要由染缸、循环系统、热交换器、加料系统、进出布机构及控制系统等组成。

染色机系统结构如下图，左侧为染缸，右侧为染色用料的化料桶。染缸是主要控制对象，在盛有染料的染缸内，循环泵强制染液在染缸内循环流动，绳状织物在储布槽前部由提升滚筒提起后送进喷嘴，再由喷嘴喷出的流液带动前进，使织物折在储布槽的后部。在自身重力和主泵吸力的作用下，织物沿着储布槽底部，顺滑地移动到储布槽前部。这样反复循环完成染色过程。

染色机在整个染色过程中，主要是控制染缸内染液执行一条温度按时间变化的曲线。在工艺曲线中既有多段不同速度的升温段、降温段及多段不同时间的保温段，又有配料、加料、进水、排水等辅助工序。

在进行高温高压染色时，当染液温度高于85℃时，需要向染缸内充入压缩空气加压，以提高染液沸点温度，保证染机正常工作。当压力不足时自动打开压缩空气进气阀，送入压缩空气加压，直至压力达到设定值，再将进气阀关闭。在升温过程中压力过高时安全排压阀打开，自动排气，使压力不超过上限。

根据染色生产特点可将整个染色过程分为以下几个工序：1）入水；2）入布；3）配料；4）注料；5）升温；6）保温；7）降温；8）取样；9）水洗；10）出布；11）排水。

在整个工艺过程中主要是对温度、液位和压力进行控制。

第三节 国内外技术未来发展趋势分析

近两年来，国内外染整新工艺、新技术、新设备不断涌现，显示出全球印染机械行业蓬勃发展的势头。节能、环保、高效是21世纪染整工业可持续发展的方向。

从染色设备发展看，各类染色设备已广泛采用计算机控制技术，变频（伺服）技术，在整个染色加工过程中各项工艺参数在线检测，控制或显示，向智能化方向发展，以及利用计算机网络技术对间歇式染色设备的中央控制。实现染色车间管理与生产过程的现代化。特别注重染色设备效能，染色工艺进一步的优化，注重染色加工过程中节能，环保。展出的染色设备充分体现了高效、经济与生态。

新的染色设备的进展主要表现在缩短染色时间，减少浴比，降低化学品、水、能量消耗，提高自动化程度，以求减少劳动力，甚至达到全自动控制。新设备还在加料、升温、控制和在线监测等方面实现了高度自动控制，使从小样到大样生产的误差得到控制，做到“一次正确”染色和“受控”染色。

今后小浴比染色技术的发展主要集中在以下几方面。

1）主要注重在设备的节能环保上。例如：气流染色机浴比虽然很小节水效果显著，但由于增加了大功率的风机耗能并未减少，因此在小浴比染色的同时，将能耗进一步降低是今后发展的主要方向。

2）设备注意多功能发展。目前在气流机上是实现染色，做碱减量处理，热缩烘干等多功能；在筒子纱染色机上除染色外实现了部分脱水。但液流染色机上功能比较单一。

3）在新染料新助剂的配合下进一步研究缩短工艺，提高生产效率。工艺缩短了，生产效率高了，能耗、水耗自然就降低了。

4）进一步提高小浴比染色设备的自动化程度。降低人为因素对染色结果的干扰，一次染色成功率越高，节能、节水、效果越显著。

5）进一步优化小浴比染色的工艺技术和设备的配置，做到消耗低、效率高。

总之，随着国家环保政策法律法规的不断出台，各级政府环保意识的不断提高，执法力度不断加强，长期靠偷排印染污水是不可能。明天从江浙搬苏北，进行污染大搬家也越为越困难。唯一的出路就是大力推广小浴比染色技术，少产生污染或不产生污染。而依靠正在研发的超临界二氧化碳染色等高新技术，毕竟不如小浴比染色技术进展快，实用性强。小浴比染色技术前途广阔，但要真正使我国印染行业都主动采用小浴比染色设备却还有很长路要走。