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染整加工过程中“浓度”的诠释


邹腊牙

(江西恩达麻世纪科技有限企业  分宜  200336)


摘  要:时间、温度、浓度是染整过程化学处理中三大工艺要素,其中浓度除采用的工作液浓度与供给液浓度之外,织物带液量的浓度才是工艺施加最终目的,往往大家容易误认为工作液浓度就是工艺浓度。文中分析了染整工艺中的浓度、带液量、轧余率与处理关系之间的几个概念问题。

关键词:染整;平幅加工;浓度;工艺原理/纪律;操作技巧


1.前言

1.1 时间、温度、浓度是染整化学处理的三大工艺要素。处理织物时,施加物(化学药剂、助剂)对织物的施加量、作用时间、温度控制是工艺的核心。工艺路线、工艺处方、工艺纪律是决定工艺能否成功的关键。在生产实践中经常会碰到这样一些情况,即采用相同的工艺处理,坯布批号不同质量差异也很大,即使是同一批号加工,质量亦有波动。对某一产品即使采用相同的工艺和措施,产品质量仍达不到相同的水平。究其原因,主要是对工艺三要素实行不严格所致。因此有条件的企业通过在线检测和自控来达到工艺三要素的一致性,以提高工艺加工水平,在生产实践过程中也必须找到相关切入点,才能行之有效。

1.2 在三要素的控制中,温度的控制较易达到;处理时间的控制,则可通过控制容布量与车速来达到工艺的指定要求。至于供给液、工作液和织物携带液浓度的控制则比较复杂,质量的波动亦大多起因于此。必须认识到,处理织物时,施加物(染料、化学药剂、助剂)对织物的施加量才是工艺的核心;而不同的施加方式,以及施加物对纤维的亲和性都会影响其施加量。织物平幅连续染整工艺路线长、工序多,而且每一工序加工的随机质量评定,目前还是以传统的经验为主,量化工作做得较少,这些都给现场实时控制带来困难。

1.3 在平幅连续染整加工中,有关染料、化学药品和助剂的正确施加应该是工艺实施的核心问题。根据多年来在稳定产品质量方面的工作体会,就此问题先容于下。

2.浓度概念

如前所述,染整工艺中的浓度有以下三种概念:供应液浓度(g/L);工作液浓度(g/L);织物接受浓度,即施加物对织物的施加量(g/kg织物)。

2.1 在平幅连续加工中,浓度概念习惯上都是指工作液的浓度,一般以施加物在溶液中的含量(g/L)来表示。这种浓度概念并不能准确反映实际加到织物上的量。在平幅连续加工中,由于织物组织结构不同、含湿不同、通过工作液时间不同,以及轧车轧液效果的不同,即使工作液浓度相同,施加到织物上的量也因条件而异,而织物实际接受到的施加物(染料、化学药剂、助剂)量也不相同。

确切地讲,真正的施加浓度应该是对单位重量织物的实际加量(g/kg织物),这是制定工艺时首先要考虑的。根据织物的施加量,以及设备状况、纤维对施加物的亲和性能,计算出供应液、工作液和织物接受浓度三者相联的具体工艺处方。

2.2 带液量

2.2.1 通常以轧余率表示,即轧后湿织物重量减去标准回潮率时织物重量与标准回潮率时织物重量之比(一般用百分率表示),所以,轧余率的测定是以水(比重为1)为基准的。而实际染整加工过程中所使用的工作液,一般是染料、化学药剂和助剂的水溶液,各自都具有一定的比重;不但如此,某些施加物对纤维还具有比水更大的亲和力。因此,只有采用单位重量织物的带液量(L/kg织物),才符合运算规则。

2.2.2 带液量与处理关系

染整过程中的施加,既与化学反应有关,又与物理作用有关,因此对织物带液量的要求也各有不同。前处理的退浆、煮练、漂白过程以化学作用为主,水作为参与化学反应的介质,由于平幅连续工艺与间歇式浸渍法不同,织物经浸轧工作液后所剩的水分有限,这不利于化学反应的充分进行,所以必须提高其带液量。

2.3 转换率

2.3.1 干布浸轧料时因纤维内部含水量极少大家通常忽略不计,湿布浸轧料因纤维内部含大量水分,工作时需把它置换成大家所需工艺浓度,这就是大家通常讲的转换,水与助剂置换的比例就是“转换率”了。

2.3.2 影响转换率三大主要因素为:机械的挤压(也就是前后軋车的轧余率,有条件的料槽导辊上加胶辊再次挤压),布在料槽作用时间与化学药剂的亲和力也就是渗透性。生产时前轧压力要大挤压出水分,最后轧车需多带料压力要小,轧辊硬度要软左中右轧余率要控制在5%以内。导辊不能跳穿有条件的两个料槽(或一大一小),再有条件的配备高给液更好。

2.3.3 工作液(料槽)浓度很容易习惯地认为就是大家所需的工艺浓度,真正所需的浓度是织物进汽蒸箱时或其他作用状态下布面所带匀透的化学药剂、助剂浓度。如冷堆时进布为干布吸料,所以不存在转换率,布面带料浓度几乎就是料槽浓度。氧漂时就完全不一样了,它是湿布进料槽布面存在大量水分,需通过物理与化学作用,如槽前后轧辊的挤压,导辊的作用与助剂的亲和力来把进料槽前纤维内的水分置换出去,让织物带上工艺料浓度进入工作状态。

2.4 料槽

料槽是药剂、水与纤维置换作用场所,保障药剂浓度与带料一致性并充分渗透是冷堆工艺的核心。

2.4.1 料槽轧辊

干布(特别是坯布)轧料时为了保证药剂充分渗透到纤维内部,料槽与轧辊必须至少两个,导辊不能跳穿,否则影响作用时间。坯布进入第一个料槽时,布面由纤维、助剂与空气组成,这时空气是阻止助剂渗透到纤维内重要因素。当经过第一轧车挤压后空气基本挤压出气,进入第二料槽时余下助剂与纤维了,没有空气存在助剂很好渗透到纤维内部。纤维充分渗透后经第二轧车挤压多余的助剂,因此轧辊同样不能抬起或跳穿,以上这些就是料槽与轧辊工作原理。

2.4.2 作用时间

生产时保持助剂液面一定的工艺高度与恒定的车速,助剂与纤维作用时间才可能一致。杜绝液面一会高一会低,车速一会快一会慢的现象,特别是拖料或没料这是工艺的最大的忌讳。作用时间有长短必然影响其渗透效果。除加强员工内部管理外,工厂对设备上也应该提供自动装备,如高位槽或自动供给液等。

2.4.3 机械张力

纤维在松驰情况下利于纤维吸咐助剂,反之过紧则较差,因此料槽导辊张力在不起绉或不卷边的情况下张力尽量放小。

2.4.4 料槽转换率

大家通常把料槽浓度习惯地认为就是大家所需的工艺浓度,真正所需的浓度是织物进汽蒸箱时或其他工作状态下布面所带的助剂浓度。干布吸料时纤维几乎不带水所以不存在转换率,布面带料浓度就是料槽浓度。煮炼或氧漂时就完全不一样了,它是湿布进料槽布面存在大量水分,需通过料槽前后轧辊的挤压,导辊的作用与助剂的亲和力来把进料槽前纤维内的水分置换出去,让布带上助剂进汽蒸箱,水与助剂置换的比例就是“转换率”了。

影响转换率三大主要因素为:机械的挤压(也就是前后轧车的轧余率),布在料槽作用时间与助剂亲和力也就是渗透性。生产时前轧压力要大挤压出水分,最后轧车需多带料压力要小,轧辊硬度要软左中右轧余率要控制在5%以内。导辊不能跳穿有条件的需改进双槽加循徊过滤,再有条件的配备高给液更好。

3.施加方式

织物施加方式主要有两种即干布施加与湿布施加,也就是大家通常所说的干布吸料或湿布吸料),干布吸料由于纤维含水分极少所以转换率忽略不计,影响浓度的主要因素是纤维与药剂的亲和力。湿布由于含大量水分需把纤维水分置换出来,所以影响浓度主要是转换率(也就是怎么样把纤维内水分置换出来变成所需的工艺浓度。

3.1 干布施加

3.1.1 在平幅连续染整工艺中,如退浆(酶退浆或碱退浆)、轧染和后整理等,大多数采用干布施加,练漂工艺偶尔也采用干布施加,施加物对纤维的亲和性不但与其本身性质有关,而且还因使用浓度的不同,或在工作液中浸渍时间、浸轧带液量,织物类别的差异而影响其亲和性系数。

3.1.2 举例

如前处理丝光时由于液碱的亲和性大于水对纤维的亲和性,在生产时往往供给液浓度是工作液浓度的1.2~1.25倍(如;丝光工艺浓度200g/L,供给液浓度就需要240g/L左右,这就是亲和性的影响)。如染色时直接性、亲和性的活性染料或还原溶解后的硫化染料的亲和性系数更为复杂。染色在连续染色和活性染料的轧烘轧蒸法带来的固色液,或还原染料悬浮体轧染带来的还原液,初开车时合理追加染料或生产时续料的措施就是由于各染料的亲和性不同而采取的办法,所以染料配伍时宜选用相接近的就是此原因。

3.2 湿布施加

影响湿布施加主要是转换率(也就是把纤维内水分置换出来),转换率的高低起决于轧余率、带液量、作用时间、亲和性、机械张力。

3.2.1 轧余率

进入工作液槽前必须采用重轧,提高轧液效率挤出水分,尽量降低进入工作液槽的织物带液量;而出工作液槽的带液量尽可能达到最高允许范围,使前后两者有一个带液差,而且该带液差越大越有利于工作液槽内浓度的平衡。

3.2.1.1 轧余率维护

为了保证轧车轧余率左、中、右均在合格范围内,保证带液量前后的一致性,对所有轧辊定期测定轧余率与轧线(根据轧辊部位的重要性规定不同的测试时间),料槽前后与烘缸前轧车每月检测一次,各水洗箱轧车每三个月检测一次,发现异常,及时处理。左/中/右相差在2.5%以内为合格,轧线控制在5mm内为合格。

3.2.1.2 气缸检测

为了使轧车两边压力一致,对气缸的调压阀与轧辊上下的灵活性要进行检测。在开机与测定轧余率时检测。对难调平轧余率的料槽前后或烘缸前后轧车,可在两边安装调压阀。

3.2.1.3 轧辊更换

当检测到胶辊不平或硬度不够(水洗箱轧辊80±2HS、料槽/均匀轧辊70±2HS)时,要及时更换轧辊。更换前对轧辊硬度和轧余率进行测试,合格后才能使用。由于轧辊中间磨损机会大,特殊情况或有需要时使用橄榄形的轧辊(中间略高,两边略低)。

3.2.2 液面控制

工作液料槽的液位必须严格控制保持一致,过去采用人工控制液位器,现在宜选用液位自控替代。

3.2.3 传统的湿布施加方式单槽施加,槽内各点浓度是不同的,需改进双槽加循徊过滤,保证工作液浓度均匀一致干净,为浓度安全提供保障。

4.稳定施加途径

染整工艺中首先要做到施加工艺恒定一致,对难以及时准确反映质量问题的前处理工艺,要求尤其严格。

4.1 供应液施加量的控制

其方法是:通过工作液槽液位自控来控制供应液的施加,也可称自动加液。这类自控系统采用的方法各有不同,上下限的液位差越小,则精度越高,液位在2mm以内,此时工作液槽内的浓度变化可忽略不计。这类液位自动控制的加液方式始于轧染工艺,现已扩展到前处理和其他施加工艺中。

4.1.1 干布施加

用于轧染、退浆、冷轧堆和后处理等工艺中,施加物对织物的施加量与处理时的带液量和施加物对纤维亲和性程度有关,自动加液可减少带液量的波动,降低在不同液位时施加物的亲和性影响。

4.1.2 湿布施加

大多数用于前处理的练漂工艺中很少湿布丝光,供应液的浓度是织物施加量的4倍左右。

4.2 施加物直接自动计量施加

亦称原液施加或称标准液施加(也就是自动配料系统,称料时取母料)。根据工艺规定,对单位重量织物的施加量,用原液或标准液分别自动加入,即定量喂入,大多数用于前处理工艺。

4.2.1 直接施加的优点

(1)避免配制供应液产生的人力、物力浪费。

(2)通过定量或工作液浓度自控,使施加更为稳定。

(3)避免高浓度混合液中各组分的相互影响。

4.2.2 直接施加应考虑的问题

施加物直接施加必须先规范化(标准化),因为施加以流量控制方法进入工作液槽;因此,必须制成标准液(g/L)。处方中各施加物必须按规定的施加量分别同步加入。

从理论上讲,定量喂入法只要控制好液位,对带液量影响不大,但实际生产中还是要考虑带液量。如在湿布施加时,增大带液量差,既有利于工作液浓度的平衡,又可减少槽内残留物的积聚。设置各施加物标准液的过滤和防尘措施,可避免计量器阻塞引起故障。

4.3 可测浓度的施加

工作液槽内施加液的浓度可通过在线检测测定,以水控制液位,施加物原液自动加入,并保持其在工作液内的浓度。同浴中其他不可测的施加物原液应预先设制,与可测物原液按比例同步加入,这种施加可简化很多参数。目前,用得较广的是配制丝光用碱,但对检测的精度以及探头的维护非常重要。

5.小结

5.1 浓度、温度、时间是染整工艺的三大要素,施加物对织物的施加量是工艺实施的真正目的,必须遵循这一原则。

5.2 在平幅连续染整工艺的施加中,根据具体情况准确控制供应液浓度(g/L);工作液浓度(g/L);织物接受浓度,即施加物对织物的施加量(g/kg织物)三者关系。

5.3 在工艺施加中,不管采取何种方式(人控或自控),液位控制必不可少。

 

参考文献:

[1]上海棉纺邱雄飞,乐祺纺织季青,李耀平,印染[J].2010年,连续染整加工的浓度控制.

 

编辑概况:

邹腊牙,染整工程师,近二十多年梭织印染知名大企业一线生产管理经历,成功帮助过国内多家知名企业现场问题解决,组建成本管控、薪酬绩效体系设计与管理,需要深入了解可在百度搜索“邹腊牙”字样会向您展示更多内容。

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