第六章 染整工艺与装备

.,第六章染整工艺与装备,.,开松混合梳棉（精梳）并条粗纱（细纱）环锭纺纱（或转杯纺纱）,络筒整经浆纱穿经织造验布成包,缝制机械、电脑绣花机、熨烫机械、特殊服装机械,预处理染色印花整理,圆纬机袜机横机经编机,切片干燥、纤维的纺丝成形、纺丝卷绕、纤维后加工。,纺织工艺与装备,针织物机织物,化学原料,化学纤维天然纤维,非织造织物,染色织物印花织物特殊整理,服装其他纺织品,棉,毛,麻,纺纱机械,织造机械,针织机械,染整机械,纤维准备、针刺成网、水刺法加固、热粘合成形、化学粘合成形、纺丝成网、熔喷,蚕茧,缫丝机,纱线,纺织器材仪器,.,染整加工与纺纱、织造加工一起，形成纺织品生产的全过程。染整加工是对纺织材料及其制品进行物理的或化学的处理过程，而以化学处理为主。其目的是赋予纺织物色彩效应(上色或去色)、形态效应(外观形态、表面性质)、实用效应(如防缩、免烫、阻燃等)。染整工艺过程可归纳为预处理、染色、印花和整理四类。,一、染整的概念,.,预处理是采用化学方法去除织物上有碍进行后续加工的杂质(如纤维共生物、浆料、污染物等)，从而使织物表面洁净、润湿。染色是对纺织物采用染浴(染料+助剂+溶剂)处理，通过染料与纤维发生化学或物理化学的结合，使染浴中的染料转移到纤维上而生成不溶性的有色物质，使织物色泽均匀，染色牢度好。印花是将染料配置成色浆(染料+糊料+化学药剂)，在织物上按事先设定的花样图案上染，并使之具有定的色牢度。整理是通过物理的、化学的或两者结合的方法来改善织物外观、手感和内在质量，提高织物服用性能和赋予织物某些特殊的实用效果。,.,由于不同的纺织制品，其纤维原料特性、织物组织结构、规格、成品用途和质量要求都不相同，其染整工艺路线也不同，棉、毛、丝织物传统的工艺路线如下：,二、染整工艺路线的分类,.,机织坯布,染色,整理,印花,烧毛,退浆,精练,漂白,丝光,漂白,染色棉布,漂白棉布,印花棉布,针织坯布,染色,整理,印花,烧毛,丝光,碱缩,精练,漂白,精纺呢坯,压呢,缩绒,烧毛,煮呢,染色,剪毛,漂白,炭化,洗呢,蒸呢,粗纺呢坯,剪呢,压呢,洗呢,炭化,起毛,漂白,染色,缩绒,蒸呢,坯绸,整理,烧毛,精练,增白,染色,印花,漂白,染色绸,练白绸,印花绸,棉纤维,毛纤维,蚕丝,针织棉布,精纺毛织物,粗纺毛织物,.,（一）工艺适应性强：满足温度、压力、速度、处理时间等参数。（二)自动化程度高：对工艺参数应尽可能自动检测、自动调节，精确控制。（三)设备耐腐蚀性好：有较多的耐压、耐腐蚀容器及设备，要选用高强度的耐腐蚀材料；有些高温烘燥及汽蒸设备更需要采用热传导、热辐射和热稳定性好的材料，采用良好热绝缘性的材料作为保温层。(四)联合机同步传动性能好及调速范围广：保证织物的操作张力尽可能小，以避免织物伸长或折皱，有一定的调速范围。(五)设备耗能低、污染少：提高结构的密封性和热效率及热绝缘效果，节省能源；设备应配置必要的化学品回收装置及余热回收装置，减少环境污染。,三、染整工艺对染整机械的基本要求,.,(一)机器尺寸较庞大。为满足加工对象的幅宽、工艺作用时间和生产车速的需要，单元机必须具有一定的容布量。(二)设备种类、承压容器及高温设备较多。由于染整加工对象多(纤维、纱线、织物和成衣等)，不同的加工对象需要有多种工艺过程(间歇式、半连续式、连续式；平幅加工和绳状加工等)，因而设备种类繁多。(三)单元机台通用性强，系列化程度高。为减少单元机种类，必须设计成通用于多种联台机的通用单元机。根据织物幅宽设计染整机器的系列产品，每隔200mm作为一种系列。(四)联合机多单元同步传动要求高、调速范围广。交流变频同步调速系统开始应用，调速范围已达1：10。(五)自动化程度逐步提高。应用电子和微机控制技术提高设备自动化程度和工艺重演性。,三、染整机械的特点,.,四、染整机械的基本组成（一)通用装置,1平幅进布装置保证织物在一定张力下无折皱地从居中位置进入单元机的握持点进行连续运行。,.,平幅进布装置,导布管,紧布架,吸尘器,居中装置,吸边器,导布辊,.,（一)通用装置,2.扩幅装置对织物施加纬向张力，以达到防皱、去皱、展平织物的目的。(1)螺纹扩幅辊(板)：在辊(板)表面，自中央分开，对称分布左、右旋螺纹，织物在其表面通过时，织物与螺纹斜面紧贴接触，依靠摩擦阻力，使织物沿纬向伸展，产生扩幅作用。,(2)弯辊扩幅辊：弹性的橡胶辊面活套在一根固定的弧形弯轴上。织物从凹弧到凸弧接触辊面，并带动辊面在弧形弯轴上回转。由于织物与辊面之间存在着摩擦力，且织物纬向与辊面间不产生相对滑动，因此织物纬向必将与弯辊母线一起增长，达到扩幅的目的。,.,扩幅辊表面有多条可轴向伸缩的板条(或橡胶条)，每块板条嵌装于与轴线斜交一定角度的槽形凸轮上，辊面扩幅板条在回转一团的过程中，半圈内向辊的两端扩伸，另半团内则向辊的中,央收缩，织物包绕在向辊两端扩伸的半圈范围内(由A至B包角为3090)，在带动伸缩扩幅辊回转的同时，纬向获得扩展而去皱。,(3)伸缩式扩幅装置,.,3线速度调节装置多单元同步拖动中，为了消除运行过程中联合机各单元机的线速度不一致，在单元机之间设有线速度凋节装置，靠非电量信号检测转换成电量信号(电压或电流)，以控制从动单元机的线速度，使各单元线速度达到同步。(1)垂环式：利用单元之间织物垂环长度(松弛程度)的变化，通过光电效应控制从动单元机速度，这是一种低张力线速度调节装置，结构简单，适用于既不能承受张力，又不允许折皱的平幅织物(如针织物、丝绒织物等)。(2)重力式：利用容布箱中容布量的变化转换成电信号，灵敏度低，只适用于加工过程中允许织物停顿的场合。,（一）通用装置,.,3线速度调节装置(3)张力式：利用织物经向张力的变化转换成电信号，有升降式、摆动式和气动式三种基本形式。,（一）通用装置,.,4.出布装置平幅出布装置分摆动落布装置和卷装出布装置两大类。摆动落布装置的作用是将织物送出并整齐地折叠到堆布车中。摆动落布装置由两套平面四连杆机构组成，摆动范围可调适用于车速较低的场合。卷装出布用于车速较高场合，可克服高速摆动落布造成的织物起皱等缺陷，并可增加卷装容布量，减轻劳动强度，卷装直径可达1.5m。,（一）通用装置,.,1轧车用于轧水或浸轧工作溶液。水洗过程中及烘干处理之前，将织物上多余水分尽量排除，以减少水对热能的消耗，要求除轧液均匀、轧液效率高；浸轧是将工作溶液(如酸、碱、漂液、染液、树脂整理液等)轧透到织物中，并把多余溶液排除掉，要求轧液效率高，轧液均匀性好。轧车是由轧辊、加压装置、扩幅装置、传动系统、机架、安全防护装置及自动控制系统所组成，轧液轧车还包括轧液槽。,(二)通用单元机,.,2.平洗机以洗液为介质，洗除残留在织物上的浆料、杂质、酸、碱、固着染料、印花糊料及助剂等。包括水洗机(织物仅受洗液作用)和蒸油机(织物受蒸汽和洗液交替作用)两大类。平洗机提高洗涤效率的措施有：(1)提高洗涤温度，采用水与蒸汽交替处理。(2)延长洗液对织物的作用时间，如采用回形穿布形式。(3)增加浸轧次数、在上排导辊上增设小压辊。(4)增强洗液对织物的相对运动，如采用振动装置、强力喷射、圆网吸入式水洗机等。,(二)通用单元机,.,3.蒸箱蒸箱的作用是使织物在不同温湿度条件下完成染料、化学品对纤维的渗透、反应和固着。蒸箱由箱体、导布辊、导布辊传动装置，蒸汽管道和进出布封口等组成。在蒸箱内以蒸汽作为工作介质，蒸汽既作为载热体又作为供湿源，蒸箱内的温度、湿度及压力是其主要的工艺参数。,(二)通用单元机,.,4烘燥机靠热能或电磁能，使湿织物内的水分蒸发而成为干燥的织物。(1)烘筒烘燥机：使织物直接与高温金属表面接触传热，水分从自由表面蒸发逸出，完成烘燥过程。主要由烘筒、烘筒轴承、蒸汽密封装置(旋转接头)、排水装置、机架和隔热门板等组成。(2)热风烘燥机：利用对流传热原理，由热空气将热量传给织物，以蒸发织物中的水分。烘燥过程比较缓和，烘后手感柔软，表面无极光。主要由织物输送装置、空气加热装置、热风循环系统、排风装置、进出布装置、机架及隔热门板组成。(3)热辐射烘燥机：主要应用于浸轧染液后织物的不接触预烘，以防止染料在织物上泳移而造成染色不匀。因为红外线照射到织物上能穿透湿织物，从纤维内部使辐射能转变为热能，在温度迅速提高的同时，织物内水分子强烈运动和迅速扩散蒸发，从而达到在短时间内织物内外层同时干燥的目的。,(二)通用单元机,.,1.提高通用单元机和通用装置的技术性能，向高效、高速、小型化积木化发展。2.发展适宜小批量、多品种、高质量的间歇式加工的染整机械。3.配合高效短流程工艺，开发小批量连续加工设备。4.采用交流变频调速和微机控制，实现机台之间的同步，边到广调的速比范围(1：10以上)，保持织物松式、半松式和低张力运行。5.研制一机多用和多功能设备，例如可兼供焙烘工艺的长环蒸化机、适用拉幅工艺与热定形工艺的高温技幅定形机、多功能轧光机等：6提高在线检测技术和自动控制技术水平，推广应用新技术如电子配色、激光雕刻、微机测配色系统等。,五、柒整机械的发展趋向,.,染整工艺与装备,染色:对纺织物采用染浴(染料+助剂+溶剂)处理，通过染料与纤维发生化学或物理化学反应，使染料转移到纤维上而生成不溶性的有色物质。连续轧染联合机,预处理：采用化学方法去除织物上有碍进行后续加工的杂质(如纤维共生物、浆料、油剂、污染物等)，从而使织物表面洁净、润湿，呈现出织物的本色光泽。平幅退煮漂机,印花：将染料配置成色浆，在织物上按事先设定的花样图案上染，并使之具有一定的色牢度。圆网印花机,整理：通过物理、化学方法来改善织物外观、手感和内在质量，提高织物服用性能和赋予织物某些特殊的实用效果。拉幅定型机,.,印花工艺与装备,.,纺织印染机械电气传动同步控制,印染机械运行过程中，由于静态时负载的波动，减速比和轧辊直径的差异，动态(起动、调速、制动)时各单元机负载转矩和转动惯量的不同，会造成速度差，即线速度不一致，织物可能垂下来或拉得过紧，这就要求把这种异常的情况检测出来，经处理后并发出信号，控制从动单元机的线速度，使其协调地运行，从而实现多单元电气传动系统的同步。传统的同步控制装置有安装在两单元机中间的松紧架同步控制装置、自整角系统等，精度较低，可靠性较差。有些单元无法安装传统的同步控制装置。,.,系统实际实现时，有时并不一定要求电机M1的转速n1与电机M2的转速n2完全相等，而更一般地情况要求:n1=a*n2来满足系统的实际工艺要求。这里a为转速同步系数，并可在线设定和修改，以满足系统各种情况下的同步要求。,M1为主令电机，M2为从动电机，E1和E2分别为两台电动机调速电源,D1,D2为两只光电码盘，Vsg为速度给定电压。电气传动同步控制器自动测量和处理两只光电码盘的输出信号，并根据系统的同步控制要求，设置合适的同步系数，采取适当的控制策略，自动地调节从动机。,.,多电机群变频调速的同步原理染整设备的电机负载转矩主要来自各种运动摩擦阻力、轧辊压轧阻力及加工料后面与前面的张力差,属恒转矩负载性质,在正常运行过程中一般都保持不变。,.,11多电机群同步拖动系统控制要求M1为主令电机,其转速由车速决定。其它的为从动电机,转速由M1及工艺要求决定。其关系为：kiVi=ki-1Vi-1,i=1,2,m式中ki为协调系数，ki决定了牵伸加工、同步运行、为松式加工的类型。前2类加工最为普遍,工艺要求保持各单元之间加工物料的张力恒定或者线速度成适当关系。,.,12变频调速同步原理与方法变频器既可以工作在速度模式,也可以工作在转矩模式,可以检测和输出电机的转速、线速度、转矩、电压和电流等信号。借助于这些功能,可以研究设计出一些减少或取消松紧架且无张力传感器的变频调速同步方法。121变频器永磁同步电机群调法若几个单元的功能和结构相似,每个单元驱动的功率不大、距离也不远,可以考虑每个单元各用1台永磁同步电机拖动,共用1台变频器来驱动,但各主动辊的直径应略有差别,前面的比后面的依次稍微大一点,以保证一定的张力,这种方法适用于恒张力或微张力系统。,.,122变频器电流负反馈软机械特性法引入矢量控制变频器的输出电流负反馈来设计异步电机拖动系统的软机械特性。当某电机转速有上升趋势时,其负载转矩因轧辊所受后面与前面的张力差增大而增大,而电磁转矩有减小的趋势,故转速升不上去;同理,有跑慢倾向的因负载变轻也慢不下来,最终维持线速度一致,使电机间保持良好的同步。各单元的线速度应设定成前面的比后面的依次稍大,以实现物料加工所需的张力。该方法适合于几个单元的功能和结构相似,每个单元各有1台电机和1台变频器驱动并要求有较大加工张力的情况。123大小电机变频调速法1个单元用大小不同的2台电机变频调速驱动,功率大的电机足以将该单元驱动,其变频器工作在速度模式,决定该单元的速度大小;小功率电机则可以提供一定的辅助驱动转矩,其变频器工作在转矩模式,用来调节张力,不设松紧架和张力传感器,同样能很好地同步并且可以调节张力,这种方法适用于功率较大且对张力控制要求较高的场合。,.,经典的传统式同步控制及张力控制方案1单元的速度为主给定乘以1通道的同步比例系数。即：Outl=Kdl*Vo(Kdl为1通道同步比例系数，Vo为主给定)Out2=Kd2*Vo+Kf2*Vf2(Kd2为2通道同步比例系数，Kf2为2通道反馈比例系数，Vf2为通道2反馈信号)Outs=Kd5*Vo+Kf5*Vf5,.,当负载变化较大的时候，电机的转差率会加大，相应张力辊会偏离平衡位置。相应电机的速度会发生变化，如果是对同步的要求非常严格的场合，可能会有一定的局限性。由于速度给定及反馈都是模拟量信号，