第二讲纺织设备自动化

现代纺织设备及其自动化：染整机械及其自动化第一讲染整工艺原理及其设备目录•染整工艺流程及特点•染色相关技术和基本理论•主要染整设备简介◆教学基本要求掌握染整过程的基本工艺流程；掌握染色基本工艺原理和常用的染色方式；掌握常用的前处理和染色设备及其特点；掌握常用的后整理机械及其特点。1染整工艺流程及特点1.1染整在纺织中的地位1.2染整加工特点和目的1．特点属加工工业；一种化妆术；综合的工艺技术，涉及面广；能耗大（水、热、电）有污染（废水、气、渣）需重视节能和环保。2．目的改善织物的服用性能（舒适、保暖、抗皱等）赋予功能性（防霉、防蛀、拒水、阻燃、抗菌等）提高身价。去除杂质；提高白度；染着颜色；改善风格。1.2染整加工特点和目的成品展示1.3染整工序的主要内容前处理染色印花后整理坯布2.1染色及染色过程染色是染整工艺的关键与核心染色指用染料按一定的方法使纺织品获得颜色的加工过程。它包括将染料制成某种介质的溶液或分散液，利用染料与纤维之间物理的、化学的或物理与化学相结合的作用对纤维染色，或者用化学方法使染料中间体在纤维上生成颜料，从而使纺织品具有一定的颜色。纺织品所得颜色应符合指定颜色的色泽、均匀度和牢度等要求，也应符合一定标准的生态环保要求。2染色基本理论染色过程染色过程实质上是以染料从外部介质（外相）向纤维（内相）的转移扩散过程为基础的，是染料在两相间的分配过程。包括染料向纤维表面扩散并吸附、在纤维中的扩散及在纤维内吸附与固着等三个基本过程所组成。外相可能是固态、液态、气态等。染色过程中的液态介质，是染料在水中、有机溶剂中或其混合物中的溶液或分散液。2.2染色方法染色可简单分为浸染(含卷染)和轧染两大类。详细分类有：按被染物形态可分为散纤维、纱线、织物、成衣染色等；按染色温度压力分为常温常压和高温高压染色等；按设备运转方式可分为间歇式染色、连续式染色；按染色方法可分为浸染、卷染、轧染染色等。2.2.1浸染是将纺织品浸渍于染液中，经一定时间使染料上染纤维并固着在纤维上的染色方法。浸染时，在染色过程中，染料逐渐上染纤维，染液中染料浓度相应地逐渐下降。特点适用于各种形态的纺织品的染色，特别是不能经受张力或压轧的染色物的染色；是间歇式生产，效率较低；设备比较简单；操作容易；适合小批量、多品种生产、交货快。指标浴比：浸染时染液质量与被染物质量之比（Kg﹕L）；染料用量单位：用对纤维质量的百分(o.m.f.)表示，称为染色浓度。助剂用量可用o.m.f.或g/l浓度单位。主要浸染设备举例：溢流染色机（O型机、双管喷射）卷染机(高温/常温)常温溢流染色机喷射染色机1—织物2—主缸3—导辊4—U形染缸5—喷嘴6—热交换器7—循环泵8—配料缸9—加料泵10—装卸口轧染是将织物在染液中经过短暂的浸渍后，随即用轧辊轧压，将染液挤入纺织品的组织空隙中，并除去多余染液，使染料均匀分布在织物上，染料的上染主要是在以后的汽蒸或焙烘等处理过程中完成。轧染特点：连续染色加工，生产效率高，适合大批量织物的染色，但被染物所受张力较大，通常用于机织物的染色。2.2.2轧染染色过程：浸轧染液—预烘—烘干—固色（汽蒸、焙烘、其它方式）—水洗—皂洗—（固色）—烘干。轧余率：织物上带的染液质量占干布质量的百分率；染料泳移：指织物在浸轧染液以后的烘干过程中染料随水分的移动而移动的现象。轧染过程和指标连续轧染机平幅还原皂洗机2.2.3染料基础染料是染色过程中使用的主要原料，其发展历史为：19世纪中叶以前，使用的都是天然染料，源自植物、动物和矿物。1856年英国化学家Perkin制得第一只合成染料——苯胺紫，是人类应用合成染料里程碑。到一战前夕，相继出现了碱性、酸性、直接、硫化、还原染料等合成染料。一战以后，开发出了适应醋酯纤维染色的分散染料。1956年，英国卜内门(ICI)公司推出了反应性染料(活性染料)。由于其良好的使用性能，今已成为纤维素纤维染色和印花的主要染料，并逐渐应用于蛋白质纤维和聚酰胺纤维。染料分类目前，目前世界各国生产的各类染料已有七千多种，常用的也有两千多种。按染料性质及应用方法，可将染料进行下列分类:l.直接染料这类染料因不需依赖其他药剂而可以直接染着于棉、麻、丝、毛等各种纤维上而得名。2.活性染料又称反应性染料。它的分子结构中含有一个或一个以上的活性基因，在适当条件下，能够与纤维发生化学反应，形成共价键结合。3.还原染料这类染料不溶于水，在强碱溶液中借助还原剂还原溶解进行染色，染后氧化重新转变成不溶性的染料而牢固地固着在纤维上。染料分类4.硫化染料这类染料大部分不溶于水和有机溶剂，但能溶解在硫化碱溶液中，溶解后可以直接染着纤维。但也因染液碱性太强，不适宜于染蛋白质纤维。5.硫化还原染料硫化还原染料的化学结构和制造方法与一般硫化染料相同，而它的染色牢度和染色性能介于硫化和还原染料之间，所以称为硫化还原染料。染色时可用烧碱-保险粉或硫化碱-保险粉溶解染料。6.氧化染料某些芳香胺类的化合物在纤维上进行复杂的氧化和缩合反应，就成为不溶性的染料，叫做氧化染料。7.分散染料这类染料在水中溶解度很低，颗粒很细，在染液中呈分散体，属于非离子型染料，主要用于涤纶的染色，其染色牢度较高。8.酸性染料这类染料具有水溶性，大都含有磺酸基、羧基等水溶性基因。可在酸性、弱酸性或中性介质中直接上染蛋白质纤维，但湿处理牢度较差。9.碱性及阳离子染料碱性染料早期称盐基染料，是最早合成的一类染料，因其在水中溶解后带阳电荷，故又称阳离子染料。由于染料的结构、类型、性质不同，必须根据染色产品的要求对染料选行选择，以确定相应的染色工艺条件。3世界纺织印染工业格局以及发展趋势●欧洲及发达国家一流的染整技术、染化料开发能力、染整机械制造能力及对高层次印染产品的消费，仍引导着世界染整技术的发展方向。欧洲印染工业的现状是设备的专业化及加工领域专业化。●亚洲发达国家及地区：日本、韩国及中国的台湾省正在大量地进口中、低档纺织品，而把研究及开发精力放在高技术含量、高附加值的产品上。●中国近年来印染产业的规模得到了快速发展，印染布、服装及相关的染料产量都已位居世界第一位，但印染行业整体技术水平与发达国家相比仍有很大的差距。提高染整行业的科技水平迫在眉睫。挑战和发展趋势染整工业发展的环境和能耗问题全球对纺织纤维的需求量约为五千万吨，染料生产能力约为九十万吨，而其中80%以上的纺织品要经过染色湿加工。染料的生产及染色过程中污水的排放，严重影响生态环境；环境问题对染整工业的发展既是挑战也促进染色工艺的更新、发展。染整工业是能耗大户。总的发展趋势：节水节能、高速高效、生态环保清洁生产的四Ｒ原则(即：Reduce内部减少、Recovery回收、Reuse回用、Recycle循环)成为世界染色工业技术发展的主流。●非水少水染色工艺及开发；低浴比、非水显（固）色、超临界二氧化碳流体染色、涂料染色等。●纤维进行化学改性，提高染料固色效率，减少环境污染。●电子计算机控制技术的应用；包括高速、高效及高度自动化的染色加工设备、用各种传感器等高新技术加强工艺过程的在线检测、即时化(Just-in-time)生产和一次准确化(Right-first-time)生产。●生态纺织品与染色：生态纺织品包括生产过程的生态，用户生态。相关的绿色纺织品的标志有Oeko-TexStandard100(生态纺织品标准100)、GUT(环保型地毯协会)、Eco-Tex(国际生态协议标签)、GUW(生态友好装饰织物协会印记)、EPG(欧洲最大纺织和服装公司Eltac欧洲产品保证)等。4.1染整设备与染整生产的关系设备是生产的首要条件，占主导地位设备性能必须满足染整生产工艺技术和经济效益的要求符合环保要求要求高效、高速、连续化、自动化、低能耗符合小批量、多品种、快交货的要求4染整设备染整设备特点三高三多重大长4.2染整设备的主要特点三多：设备种类多：染整加工的对象多，如：散纤维、纱线、机织物、针织物等，不同的织物，染整加工的方法不同，使用的设备也不同。设备使用的材料多铸铁、碳钢、橡胶、纺织纤维、塑料、不锈钢、聚四氟乙烯等。单元机通用性多有些单元机是可以通用的，如：平幅轧水机、平幅轧液机、平幅水洗机、烘燥机以及蒸洗机等。三高：生产效率高染整设备正向高效方向发展。如：平幅染整设备布的运行速度已达100m/min以上；绳状设备的布速已达200m/min。传动要求高主要要求同步传动和调速范围广。自动化程度要求高高效设备已逐步取代过去的手工操作，而且自动化技术在染整设备上的应用日益广泛。大：设备容布量大，设备较宽重：保证设备机械强度并减轻震动长：常使用联合机退煮漂联合机4.3我国染整设备的发展情况我国是纺织品大国建国初期开始生产染整设备目前，我国染整设备和生产技术已与国际接轨国内主要染整设备生产企业杨佳染整机械有限公司惠诚纺织印染设备技术服务有限公司无锡明佳印染机械厂江丹印染设备有限公司4.5染整设备的发展趋势全球染整设备技术发展总的趋势是向环境保护、节能降耗、省时高效、短流程方面发展，重视无水加工技术、无制版印花技术、低温等离子处理等新技术；另一重要趋势是广泛采用自动化技术，传动系统采用交流变频多单元同步调速系统；在控制系统方面，广泛应用可编程控制器（PLC）或工业计算机控制（IPC），参数在线监控普遍应用。4.6主要染整设备简介L——联合机T——通用设备M——棉用染整设备U——附属设备H——化纤染整设备Y——纺织试验设备Q——丝用染整设备N——毛用染整设备按照工艺流程介绍：前处理、染色、后整理以及印花设备。此外还有一类通用设备。重点介绍染色设备。染整设备举例LM431-160（还原蒸化机）——有效工作幅度(cm)————设计制造顺序号————印花前处理及其它附属设备—————棉用印染机械设备——————联合机前处理的目的：在使坯布受损很小的条件下，除去织物上的各类杂质，使坯织物成为洁白、柔软并有良好润湿性能的印染半制品。前处理是印染加工的准备工序，也称为练漂。对于棉及棉型织物的前处理有准备、烧毛、退浆、煮练、漂白、丝光等工序。羊毛：洗毛、炭化、漂白蚕丝：脱胶、精练、漂白合成纤维：烧毛、退浆、漂白、热定形4.6.1前处理设备4.6.1前处理设备举例烧毛：纱线纺成后，仍然有很多松散的纤维末端露出在纱线表面，织成布匹后，在织物表面形成长短不一的绒毛。布面上绒毛影响织物表面光洁，且易沾染尘污，合成纤维织物上的绒毛在使用过程中还会团积成球。绒毛又易从布面上脱落、积聚，给印染加工带来不利因素，如产生染色、印花疵病和堵塞管道等。在棉织物前处理加工时必须首先除去绒毛，现一般均采用烧除的方法。燃气烧毛与赤热金属表面烧毛烧毛视频退浆、煮练、漂白（退煮漂）以纱为经线的织物，在织造前都必须经过上浆处理，以提高经纱的强力、耐磨性及光滑程度，从而减少经纱断头，保证织布顺利进行。经纱上浆率的高低和纤维的质量、纱支、密度等有关，纱支细、密度大的织物，经纱上浆率高些，一般织物上浆率4%～8%。退浆工艺是织物上的浆叶去除，以便进行染色。酶退浆碱及碱酸退桨退浆、煮练、漂白（退煮漂）退浆洗净后的织物即可进入煮练工序。煮练是棉及棉型织物前处理工艺中主要工序，因为棉纤维伴生物、棉籽壳及退浆后残余浆料都必须通过煮练除去。使织物获得良好的润湿性及外观，以利后加工顺利进行。烧碱是棉及棉型织物煮练的主要用剂，还需加入亚硫酸氢钠、水玻璃、磷酸三钠和润湿剂等设备过程举例：轧碱→（湿蒸）→堆置履带上汽蒸→水洗。退浆、煮练、漂白（退煮漂）经过煮练，织物上大部分天然及人为杂质已经除去，毛细管效应显著提高，已能满足一些品种的加工要求。但对漂白织物及色泽鲜艳的浅色花布、色布类，还需要提高白度，因此需进一步除去织物上的色素，使织物更加洁白。再就是织物虽经过煮练，尤其是常压汽蒸煮练，仍有部分杂质