創新的針織物染整加工技朮

 

尚頌民  博士

  立信染整机械(深圳)有限公司

 

 

摘要

創新的針織物染整加工技朮主要包含兩個方面﹕

1.   創新的染色技朮

實現超低浴比及快速染色﹐即生態環保型染色技朮。

2.   創新的整理加工技朮

創新的整理技朮采用拉針松式烘干技朮﹐即在烘干機前裝備一個具有超喂功能的拉針(又稱拉幅或擴幅)機﹐構成超喂拉針超喂松式烘干機﹐在織物未烘干之前(即在濕織物具有較大的可塑性條件下)就對織物的規格如緯向尺寸﹐單位克重及縮水率進行控制﹐隨后進行超喂松式烘干﹐使織物的規格按照成品要求穩定下來。最后經超喂拉幅預縮整理適當調整﹐達到穩定的成品規格﹐使織物的縮水率降至最低﹐同時獲得良好的手感。此項創新的整理加工技朮將常規棉織物的兩道熱加工過程(烘干及拉幅加工)變為一道熱加工過程(僅為松式烘干)﹐節省能源和環保。

 

1  前言

       針織產品尤其是棉針織物以其穿著舒適隨意、洗滌方便而倍受崇尚自然的人們的青睞。但是﹐棉針織物的最大缺點是易縮水、尺寸不穩定﹐影響了產品的質量和檔次。若要提高針織物的品質及檔次﹐提高產品的附加值﹐達到市埸對針織物高品質的要求﹐為企業帶來競爭優勢及良好的經濟效益﹐除在原料﹑織造方面下功夫外﹐應采用創新的染色加工技朮生態環保型染色技朮實現超低浴比及快速染色﹔同時更要應用創新的整理加工技朮﹐使織物達到良好的尺寸穩定性﹐即使織物具有穩定的布封﹐穩定的單位布重(含洗后)和循環間距(含洗后)﹐較小的緯斜和縮水率等等﹐同時具有良好的手感和平整度。

 

2 創新的染色加工技朮生態環保型染色技朮

由于溢流染色机具有張力低﹐染色周期短﹐得色容易﹐浴比較低﹐可染具有凹凸結构的織物﹐可染几乎所有纖維及混紡織物等特點﹐因此很快在針織品的染色加工中得到推廣應用﹐成為目前針織物染色加工最主要的染色机械。

溢流染色機從誕生之日起﹐就以其低浴比(115左右)向環保染色邁進了一大步。目前常規的溢流染色機的浴比已降低至17 – 8﹐但仍需使用大量的水﹐消耗較多的化學助劑和能源﹐染色周期也較長。既加重了環境污染﹐又增大了生產成本。由于浴比大﹐織物在運行過程中會攜帶大量的水分﹐增加了自重﹐易造成過度拉伸及起毛現象。因此實現綠色環保染色﹐減小環境污染﹐縮短染色周期﹐降低生產成本﹐是染色技朮發展的方向﹐是21世紀針織染色工業保持可持續發展的重要因素﹐也是提高產品質量的要求。

       溢流染色机中水的用量主要由﹕(1) 織物吸附水量﹐(2) 儲布槽中的水﹐(3) 循環管路中包括噴嘴﹑主泵﹑熱交換器中的用水﹐(4) 配制染料﹑助劑所需水量﹐(5) 為保証染色質量(如均勻﹑防皺等)需适當增加的水量。上述五項之和為染色浴比﹐其中前三項為染色机的可行機最小浴比。

       對棉織物來講﹐織物吸附水量(約為織物重的3)﹐及配制染料﹑助劑用水量均較大﹐因此其染色浴比一般大于滌綸等疏水性織物。

經過長期的發展﹐溢流染色机已優化成長管L形及圓筒U形或O形兩种主要形式。由于L型染色機的儲布管為長型且平躺﹐浴比要略為大于U型或O型染色機。要降低溢流染色机的浴比﹐應盡量降低循環管路中的水量﹐特別是儲布槽中的水量。U形或O形儲布槽類型的發展經歷了三個主要階段﹕

a)       織物全浸染型    物几乎全浸在儲布槽的染液中﹐浴比大﹐一般染色為110 115左右。

b)       織物部分浸染型  90 年代發展的布液分离技朮﹐在儲布槽底部增加了一個隔層(圖1)﹐使織物在儲布槽內運行﹐染液在隔層中快速循環(圖2)﹐僅部分織物浸在染液中。因此降低了染液的用量﹐使染色浴比降到17 110﹐染色浴比仍偏大。

c)       布液完全分离﹕保留了染液快速循環隔層﹐并進一步發展為﹐儲布槽的底板用特殊設計﹐不采用整塊的鐵氟隆板﹐以便流入儲布槽中的染液及織物上所帶的多余染液快速回流到染液夾層中﹐即進入管路循環系統進行快速循環。此項技朮顯著降低了浴比﹐最低行机浴比降低至1:3.5 14﹐棉織物染色浴比降低至15(圖3﹑圖4)。

降低浴比并使織物在染色機中暢順運行是達到生態環保染色的最基本條件﹐而達到均勻染色目標的關鍵是如何在超低浴比的狀態下使織物松馳張開﹐克服折皺從而達到均勻染色的效果﹐特別是對易折皺的彈力織物。

立信公司開發的ECO生態環保系列染色机﹐如ECO-38常溫染色機(U型)(圖3)和ECO-6高溫染色機(O型)(圖4)﹐其成功的關鍵是既降低了浴比﹐又使織物在染色過程中處于松馳的狀態﹐達到均勻染色的效果。應用布液完全分離原理﹐立信公司開發的ECO-8也將L型染色機的浴比降低至16(圖5)。 

縮短染色加工時間﹑降低能源消耗是生態環保染色的另一個重要方面。ECO-38ECO-6ECO-8染色机繼承了立信GN28GN6-Super染色机縮短棉織物染色周期的成功經驗﹐將棉織物的染色加工時間縮短至4 6個小時[1234]

ECO生態環保系列染色机﹐降低了浴比﹐減少了織物在運行過程中所帶的水量﹐降低織物的運行張力﹐減少了磨擦造成的起毛現象﹐提高了產品的檔次。

因此﹐ECO生態環保系列染色機﹐既可降低染色浴比﹐減少水及染化料的消耗﹐又可縮短染色周期﹐降低能耗﹐達到生態環保染色﹐同時又可顯著提高織物布面質量。

 

                  

1  布槽及隔層                                                    2  布液分離示意圖

 

       

3  立信ECO-38常溫染色機                           4  立信ECO-6高溫染色機

(圖5)。

 


 

5  立信ECO-8雙環松式染色機

 

3  創新的針織物整理加工技朮

針織物染整加工長期以來一直是重染輕整。傳統的整理加工﹐除烘干﹑幅定形加工外﹐一般無其它整理加工。目前許多針織染整廠的主要加工工藝流程為﹕

染色  ®  離心脫水 ®  烘干 ®  開幅 ®  拉幅定形

上述加工流程﹐染色后先將織物烘干﹐然后經過拉幅(或少量再進行預縮)工序進行控制織物的幅寬、單位克重等各種參數。但是﹐烘干后織物的尺寸基本上會在烘干的基礎上固定下來﹐雖然再經拉幅可調節織物的規格﹐但由于不能使織物達到充分的濕熔脹和收縮﹐即織物的可塑性不大﹐若調節的范圍較大(尤其是緯向)﹐經拉幅整理織物的穩定性較低。

為了賦予織物尤其是棉針織物良好的規格穩定性﹐即使織物具有穩定的布封﹐穩定的單位布重(含洗后)和穩定的循環間距(含洗后)﹐較小的緯斜和縮水率等等﹐達到高品質﹐就應在整理技朮上進行創新。

創新的整理技朮的關鍵是超喂拉針松式烘干技朮﹐以及與之相配套的超喂拉針擠縮整理技朮。此項技朮使棉針織物的染整加工流程優化為﹕

染色  ®  離心脫水 ®  濕開幅 ®  超喂拉針松式烘干 ®  超喂拉幅預縮

 

3.1  超喂拉針松式烘干(圖7

棉針織物易縮水的主要原因是其易變形的線圈結構。當針織物在受到縱向拉伸時(如漂染加工中的拉力)﹐圈高增加﹐圈距減少﹐線圈產生較大變形﹐使其脫離穩定狀態(7)。當織物松弛放入水中時﹐這種不穩定狀態又會變的松弛而恢復原狀﹐導致縮水出現。同時﹐由于棉纖維在水中具有熔脹特性﹐也會引起織物結構的收縮﹐造成縮水。

為了減少棉針織物的縮水現象﹐常規的方法是﹐(1)盡量降低織物在染色加工中所受的張力﹐減少纖維及線圈的形變﹔(2)預縮整理﹐強迫回縮﹐(3)化學處理﹐如絲光﹐鹼縮及樹脂整理。但這些方法一般均不能有效地阻止制線圈滑移及變形﹐效果不太理想。

創新的立信門富士拉針烘干機JetAir 5000帶來了全新的降低棉織物縮水率的加工理念。JetAir 5000的創新之處是﹐在松式烘干機的前面配置一個具有超喂功能的拉針機(或稱拉幅機﹐擴幅機)﹐構成超喂拉針松式烘干機。

JetAir 5000首行利用拉針機單元具有的超喂及固定門幅作用﹐在超喂的條件下對濕織物(具有良好的可塑性)進行超喂濕擴幅﹐對棉針織物的尺寸及規格如緯向尺寸、單位克重及縮水率進行控制﹐把已拉長變窄的織物進行橫擴、縱縮﹐以調節織物圈高和圈距的比列。如以30%左右的超喂率﹐可使織物緯向拉寬約20~25%。同時﹐JetAir 5000在烘干前的拉幅還具有顯著改善織物折痕的效果。

織物經超喂拉幅后﹐再經超喂進入松式烘干機單元。棉織物在烘干過程由于失去水分﹐會產生收縮。為了使織物達到自然及均勻收縮的目的﹐必須使織物在烘干機內處于完全松馳的狀態。JetAir 5000烘箱的上下組合噴嘴﹐吹動經超喂進入烘箱的織物隨網帶以波浪形式前行(圖6)﹐放松織物經緯兩向的套結點﹐使織物結構充分松動﹐產生較大及均勻的收縮﹐能在在很大程度上克服織物在染色加工過程中受到的縱向拉伸﹐產生較好的預縮效果。為了進一步改善織物的手感﹐JetAir 5000還在接近出布口的烘箱裝配一套脈沖振蕩區。 

6  JetAir 5000松式烘干機吹動織物以波浪形式前行

 

7 JetAir 5000烘干機及針織物線圈隨加工變化情況

 

3.2   SCN24-ST拉針開幅擠縮機8

       立信SCN24-ST拉針開幅擠縮機同樣由拉針機及擠縮(預縮)機兩個單元組成。拉針機由立信門富士生產﹐具有高達50%的超喂率﹐V型噴蒸汽箱可隨拉針的幅寬而改變﹐均勻給濕﹐使棉織物具有一定的可塑性。潮濕的織物在拉針機的超喂及控制門幅作用下﹐經向尺寸縮短而配合擴幅緯向尺寸﹐達到穩定緯向尺寸的效果。 

SCN24ST的擠縮機有兩個緊密排列的由循環毛毯擠壓輥組成的擠縮單元。采用精確控制技朮使織物在兩個擠縮單元之間所受的張力降到最低。擠壓輥用飽和蒸汽加熱﹐最高工作溫度為130°C﹐工作壓力為4 bar。脫離拉針機單元緯向尺寸得到固定的織物﹐再經過蒸汽給濕后進入擠縮單元。毛毯以強制性的機械力使織物發生收縮, 同時擠壓輥將潮濕的織物加熱﹐使織物受到濕熱擠壓處理。織物連續受到兩個擠縮單元的濕熱擠壓作用﹐經向尺寸收縮并穩定下來﹐達到預縮的目的。同時織物的手感和平整度也得到極大改善。

經拉針機與擠縮機的聯合作用﹐織物可獲得穩定的緯向及經向尺寸﹐同時獲得優良的手感平整度SCN24-ST的出布系統還可做成集驗布﹑上卷或搖摺功能的出布組合裝置﹐以提高生產效率與效益。

    經過上述超喂拉針松式烘干及超喂拉針預縮整理的組合加工過程﹐棉針織物可以獲得良好的尺寸穩定性及良好的手感﹐賦予針織物良好的品質。

上述創新的整理加工技朮﹐還將常規的棉針織物兩道熱加工過程(烘干及拉幅加工)變為一道熱加工過程(僅為松式烘干)﹐節省能源和環保。

 

8  立信SCN24-ST拉針開幅擠縮機

 

4.

染色與整理加工是影響紡織品質量的關鍵過程。染色整理加工針織物﹐尤其是棉針織物﹐應用創新的染整加工技朮和設備﹐可以提高產品的質量和檔次﹐提高產品的附加值﹐帶來良好的經濟效益。先進的染色機械﹐可以達到良好的染色加工質量﹐減少環境污染﹐達到綠色環保染色﹐降低生產成本。優良的整理設備﹐對改善針織物的品質﹐提高尺寸穩定性﹐改善手感﹐具有重要意義。

 

參考文獻

1.           Shang Songmin and Chau-Lam Chong, Shorter Cycle for Cotton, International Dyer, (Nov.  2000), 28-30.

2.           尚頌民等﹐高溫快速棉織物漂染技術。印染, 1999, 25(9): 19~22

3.           Songmin Shang and Chau-Lam Chong, Bleaching and Dyeing Cotton with a Shorter Process, AATCC Review, (April 2002), 31-33.

4.           尚頌民﹐生態染整加工技朮﹐印染, 2002年增刊﹐73~77