染整課堂丨錦綸織物經軸連續染色技術及應用

「來源： ｜印染學習與交流 ID：y-jiaoliu」

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摘要：本文針對傳統經軸染色過程浴比大、生產效率低、耗水量高、排汙量大等技術瓶頸，透過研製立式經軸染缸裝置及連續染色系統，開發經軸連續染色技術，使得染色過程中廢水可迴圈使用，大幅降低染色廢水的排放，減輕了末端汙水處理的負擔，實現染色過程降低汙染，同時生產效率也得到提升，達到清潔生產和提質增效的雙重目標。

前言

聚醯胺纖維（錦綸）是繼聚酯纖維之後的第二大合成纖維，具有優異的加工效能和服用效能，具有吸溼、耐磨、質輕、柔軟、彈性等一系列優良特性，已經廣泛應用於高檔服裝、家紡、產業用紡織品等領域，具有廣闊的發展前景。傳統的錦綸經軸染色屬大浴比間歇式染色，染色耗水量大、排汙量大、裝置利用率不高，生產效率較低，這是目前錦綸經軸染色存在的主要問題，也是行業急需解決的問題。

錦綸織物經軸染色工序包括染色、皂洗、一次水洗、固色和二次水洗，傳統做法是採用一缸到底，即染色的全部流程在同一缸內完成。目前的經軸染色裝置普遍採用的是染機缸體臥式設計，經軸從染缸一側開口進入染缸內，這種缸體結構的經軸染機要求織物始終保留在缸內，每完成一道工序都需要將缸內的水、染料和助劑等外排再進行下一道工序，用水和排汙較高。雖然目前發展了一系列低浴比、低鹽化的染色技術，可是印染行業的汙染問題依然十分嚴重，成為印染行業發展的瓶頸。

1 裝置研製

為解決現有染色裝置用水量大、排汙高的問題，需研製出適合錦綸織物連續染色的經軸染色裝置，能夠使染缸內殘液可重複使用，減少染色用水和廢水排放。

1。1 立式經軸染缸

傳統臥式經軸染缸開口在側面，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。為了使染缸內殘液不外排，研製了立式經軸染缸，染缸開口位於頂部，採用機械手取出和移動織物，缸內染色殘液可以保留不排放，解決了傳統臥式經軸染缸織物出缸需要先排水、不能進行染液迴圈使用的連續化生產問題，同一個色系織物染色可連續生產不需排水，大幅減少染色用水和廢水排放。

立式經軸染缸如圖1所示，適用於錦綸織物的經軸連續染色。單個染缸包括由管道相互連線的染缸、主泵、熱交換器、固定閥和其它閥門組成。染色步驟為染液經過熱交換器加熱之後，在主泵的作用下透過染液噴射口噴出，再透過管道輸送至染缸中的經軸滾筒，染液在壓力差的作用下透過滾筒的多網孔結構將染液滲過穿透織物，染液透過織物後從染缸底部的管道迴流到熱交換器進行下一個迴圈。

1。主泵；2。熱交換器；3。染液噴射口；4。閥門；5。閥門；6。經軸；7。染缸；8。閥門；9。固定閥

圖1 立式經軸染缸示意圖

1。2 經軸及經軸組

連續染色系統使用的經軸有別於普通經軸染機，經軸的一端開口，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 經軸示意圖

傳統經軸染缸採用單個經軸染色，染缸織物容量有限，單個經軸卷繞織物1000公斤就容易造成染花，產品質量無法保障。因此設計多個經軸聯合組成經軸組，解決了傳統經軸染缸單經軸作業容量低的問題。單缸容量最大可以達到3000公斤，使產能大幅提升。經軸組如圖3所示。

1。框架；2。經軸；3織物；4。吊掛孔

圖3 經軸組正面及側面示意圖

1。3 連續染色系統

為適應經軸連續染色，更大程度提升生產效率，設計了連續染色系統，包括吊掛裝置、經軸組以及多個經軸染缸，將傳統單缸染色方式轉變為多缸染色方式。

每個染缸只做單一工序，根據各工序工藝時間最佳化設定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，各染缸的織物透過機械手牽引經軸組移動，保留的殘液視各工序工藝需要設定排水次數，染色殘液可以多次連續使用，殘液中的殘留染料也得到重複利用，每一缸染色後適當補充染料和助劑，形成一組多工序連續染色系統。

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 連續染色系統示意圖

具體染色方法為將待處理的織物卷繞在經軸上，透過吊掛裝置將經軸組移動到染色缸內進行染色，染色完成後染色缸內殘液保留，將該缸內已染色的織物移動到皂洗缸內進行皂洗和第一次水洗，一洗完成後皂洗缸內的殘液保留並將該缸織物移動到固色缸內進行固色，固色完成後固色缸內的殘液保留，再將該缸織物移動到水洗缸內進行第二次水洗，二洗完成後織物出缸。透過線上色度監控和調整後，下一缸織物重複上述步驟。

2 工藝流程

以深蘭色為例，連續染色工藝曲線見圖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 連續染色工藝曲線

3 質量控制與檢測

為了能準確進行連續染色，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線上檢測。採用分光光度計快速檢測色度和染料成分，採用電導率計和pH計檢測染液的相關資料，計算出染料追加量實現快速調整，完成染料和助劑的補加。

染色後，透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個配方連續染色每一次的色差相差不大，表示連續染色的均勻性和重現性都很好。

由表3可知，採用連續染色技術，連續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 產能及節水減排效果

經軸連續染色系統使生產效率大幅提升，一組連續染色系統5個染缸24小時可生產24缸布，而5臺普通經軸染缸每24小時最多可生產15缸布，相比普通經軸染缸，連續染色系統生產效率提升了60％。

透過定量考察生產現場的實際用水及排水情況，對連續迴圈染色系統一天生產24缸織物的進水及排水進行統計，包括染色、皂洗、固色、水洗整個生產過程。統計結果為：採用經軸連續迴圈染色噸布耗水14。33噸，傳統經軸染色平均噸布耗水70噸，減少用水量79。5％。採用經軸連續染色噸布排水10。83噸，傳統經軸染色平均噸布排水70噸，減少排放量84。5％。其中染色工序，經軸連續染色24缸染色只產生20噸廢水，傳統經軸染色要排放廢水240多噸，染色工序廢水量排放減少90％以上，汙水處理負擔大幅減輕。

5 結束語

經軸連續染色系統將傳統臥式染缸改為立式染缸，將單缸生產方式改為多缸生產方式，形成多工序連續染色，使得染色水多次使用，腳水中的殘留染料也得到重複利用，節約大量染色生產用水和染化料，減少大量染色廢水排放，同時還提高了染色生產能力，降低了生產成本，所生產的產品能滿足質量要求。

採用經軸連續染色技術，相比傳統經軸染色，噸布節約用水79。5％、染色廢水排放減少84。5％、生產效率提高60％，連續染色過程中不需要反覆升降溫，降低了染色過程能量消耗，實現了節水、節能、減排、提高生產效率的目標。

本文作者：付春林，發表於《染整科技》雜誌 印染人 編輯整理

參考文獻

［1］施鴻雁，付春林，常向真，等。一種錦綸織物的連續染色系統：中國，201720077560。6［P］。2017-09-26。