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1、染整及纺织化学品 D y e i n g & F i n i s h i n g & T e x t i l e C h e m i c a l s 24纺织导报 China Textile Leader2006 No.12 高温高压经轴染色机 染色均匀性的探讨 摘要高温高压经轴染色机适应染整行业小批量多品种的发展趋势其染色织 物具有尺寸稳定性好不易产生折皱滑爽挺括等诸多优点经济和社会效益明 显但该机型在染色过程中容易产生内外色差和幅向色差影响了经轴染色机的 发展文章介绍了国内外一些公司改善高温高压经轴染色机染色色差的方法分 析了产生幅向色差的主要原因并提出了通过改进经轴结构来改善经轴染色幅向
2、 色差的方法建立了变截面经轴模型和变孔径经轴模型 关键词经轴染色机经轴幅向色差染色 中图分类号 T S 1 9 3 . 3 2 9 文献标识码 B 文章编号1 0 0 33 0 2 5 2 0 0 6 1 20 0 2 40 3 东华大学机械工程学院 朱向军 华 演 作者简介朱向军男1 9 8 0 年生硕士在读上海2 0 1 6 2 0 高温高压经轴染色机又称为卷轴染色机 有卧式和立 式之分实际生产中以卧式居多染色时织物以平幅状态 卷绕在一根空心的带孔经轴上进行染色染色过程中布 卷可做慢速回转或不做运动而染液在染液泵的控制下通 过经轴强行穿透织物层它的染色优点是染色织物的尺寸 稳定性好 不会产
3、生折皱 手感滑爽挺括 对菱形花纹 条 纹的织物染色效果比绳状浸染和液流染色的质量要好但 该机在染色过程中容易产生内外色差和幅向色差 1 影响经轴染色机染色品质的主要因素 生产加工中影响织物染色均匀性的因素是多方面 的除染料本身的因素外导致染色品质出现问题的其他 主要因素可以归纳为以下几点 1 压力不恒定使染色出现问题 2 在染色过程中 如果布卷内空气没有排净 空气会 慢慢向布卷外方向移动这样会导致织物局部染色不够 造成染色不匀 3 织物卷绕在经轴上时 如果卷绕张力不匀 在染色 过程中染液的流动和温度的变化会导致布卷间有松有紧 使得染色产生不均匀 4 供热不稳定会导致染色不均匀 5 染液升温过快
4、 导致各处的染液传热不均 有温差 产生从而影响染料的吸附活性导致染色失败 从表面上看 以上诸多因素可以归纳到设备控制和机 械构造两个因素上有的是单个因素使然 如第4 5 条 可归结到控制不稳上 有些是多种因素的综合 如第1 条 既有控制的原因也有设备结构的原因分析上述因素可以 发现染色品质问题的出现归根结蒂是由于染料未能被 布料均匀吸附所致如第 1 条压力的不恒定会导致染 液流量的不稳定流量的不稳定指的是穿过布卷各处的 流量不一致或穿过布卷某处的流量随着时间的延续发生变 化这会使染料不能被均匀吸附导致压力不恒定有两个 方面的原因一是泵的控制不稳导致流量不稳二是经轴 本身结构的缺陷由于经轴为长的
5、直筒形染液沿着经轴 轴向流动时沿程小孔的泄流会导致经轴染液入口端和经 轴尾端有压力差 使穿过经轴各处小孔的染液流量不一致 不论是控制方面的原因还是机械结构的原因只要染液穿 过经轴小孔后进入布卷的流量不均匀 就会导致染色不匀 这些现象是不可忽视的有必要进行深入的研究 2 国内外针对经轴染色色差缺陷的改进措施 我国曾经生产过常温常压经轴染色机 但机型功能单 一能耗大自动化水平低人为因素影响大染色重现 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark D y e i n g & F
6、 i n i s h i n g & T e x t i l e C h e m i c a l s 染整及纺织化学品 纺织导报 China Textile Leader2006 No.1225 性差该机型面对改进了张力控制的卷染机根本无优势可 言被逐渐挤出市场而我国高温高压经轴染色机的生产 还处于起步阶段与国外经轴染色机技术差距明显这最 终导致了我国内地传统经轴染色机的市场多为香港台湾 和国外的高温高压经轴染色机生产厂商所占领 随着人们生活水平的提高和技术的进步 对布料染色 品质提出了更高的要求在这种情况下国外诸多生产厂 家投入了大量的人力资源和资金用于寻找改进染色品质的 方法并且取得了喜人
7、的成果为高温高压经轴染色机的 发展注入了新的活力 西班牙A T Y C 公司生产的S u p e r t u r b o 高温高压经轴染 色机通过改造循环泵使染液循环泵可以提供适合不同 纤维织物的不同压力并且压力恒定另外该公司开发 出了精确的自动化系统使染色过程稳定从而保证了织 物的高品质染色 德国T h i e s第斯 公司开发出的新颖弹性织物经轴染 色机在染缸内装有两根相互并列的经轴每根经轴染液流 动方向为从内向外至染缸而两根经轴上的卷绕织物是连 接并浸渍在染缸染液中的一根退绕经轴的织物卷绕到另 一根经轴上退绕到一定量后经轴转动方向换向原来 卷绕的经轴变为退绕而退绕的经轴变为卷绕织物在染
8、缸内卷绕或退绕的同时两根经轴内的染液也是不断地从 内向外流动当染液循环流动一次就能使织物与染液进行 两次接触这一方法的使用不但能缩短染色时间而且改 善了经轴染色中的内外色差提高染色均匀性和上染率 香港 F o n g s 立信公司生产的 C B S 经轴染色机采 用了双向液流装置除了可满足一般的单向外流染色外 同时也可满足需要双向液流的染色要求这种双向液流装 置可以有效地减小经轴染色的内外色差公司的专利产 品 多功能节流式液流换向器可随时改变缸内液体 的流向并且无换向停顿时间使染液流动均匀顺畅从 而缩短了染色时间提高了染色均匀度另外其定量加 料系统达到了精确控制确保了染色重现性该公司自行 研制
9、开发的F C 2 8 电脑操作简单可以精确地控制浴比 温度等参数及每个染色步骤为实现染色的均匀性和重现 性提供了监控平台 3 改善经轴染色幅向色差的新方法 3 . 1 经轴染色幅向色差产生的主要原因 由上述一些公司改进经轴染色均匀性的方法可以看 出大多是通过改善泵的稳定性提高自动化程度改进 染色过程等措施来实现的 实际上在经轴染色过程中沿着经轴轴向染液的压 力是不断下降的压力的下降使沿经轴方向各部分的染液 流量不一致这个因素是导致经轴染色幅向色差的一个重 要原因在研究分析中以直径为3 0 0 m m 长度为1 8 0 0 m m 的经轴作为研究对象沿着经轴方向均匀地选出 1 8 个 孔的染液泄
10、流速度作为研究染液流速的参考值 其中 1 号 孔位于经轴的染液入口端附近 1 8 号孔位于经轴的尾端附 近并利用有限元分析软件A N S Y S 9 . 0 模拟出了经轴染液 流速云图图 1根据图 1 利用数学分析软件M A T L A B 绘 制出了经轴幅向的这种由压力变化引起的染液流速变化趋 势曲线图 2 在国外针对这种幅向色差有人提出分三段或数 段包覆不同渗透率的包布来抵消的方法这种方法虽然 能够在一定程度上改善经轴染色的幅向色差但具体操作 中人为因素影响大重现性差为此我们提出了通过改 变经轴结构的方法来改善这种由于经轴轴向压差造成的色 差变截面经轴模型和变孔径经轴模型就是这种方法的具
11、体体现 图1 直筒经轴染液流速云图 图2 经轴幅向染液流速变化趋势 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 染整及纺织化学品 D y e i n g & F i n i s h i n g & T e x t i l e C h e m i c a l s 26纺织导报 China Textile Leader2006 No.12 3 . 2 变截面经轴模型和变孔径经轴模型 由于经轴筒体表面上卷有布料 所以不能改变经轴表 面的形状但通过改变经轴芯的直径尺寸同样可以改
12、变截 面面积在假设变截面后经轴筒体内各处的静压相等这一 前提条件下利用计算流体动力学的相关知识可以得到变 截面经轴模型所对应的经轴芯的理论尺寸并结合实际工 作条件对变截面经轴模型进行修改得出直筒经轴和变截 面经轴模型幅向染液流速变化趋势曲线图 3 从图3 中可看出变截面经轴的流速变化趋势明显比 直筒型经轴的流速变化更加缓和也更接近实际情况反 映到染色过程中由于经轴进出口两端的压差减小改善 了经轴染色中的幅向色差 为了方便研究 变孔径经轴模型的建立采用分段的方 法进行分析直筒型经轴模型三段变孔径经轴模型四 段变孔径经轴模型的流量变化趋势如图4 所示 可以看出 三段式变孔径经轴模型和四段变孔径经轴
13、模型都能一定程 度上使经轴流量的变化趋于缓和尤其四段式更为明显 4 变截面经轴和变孔径经轴的应用前景 通过改进染色机控制系统的稳定性和提高泵的功率及 其工作稳定性来提高经轴染色机染色均匀性的方法是染 色机生产企业在改进经轴染色机染色均匀性的问题上所采 用的主要方法经过多年的应用这种方法的发展潜力已 经受到诸多因素的制约而通过改变经轴结构来提高经轴 染色均匀性的方法将是一种有益的探索和尝试 研究表明 利用变截面经轴和变孔径经轴可以使经轴 轴向的压差减少2 0 % 以上 如果对经轴模型进行优化 可 以更进一步降低经轴的轴向压差轴向压差的减少无疑 将进一步提高经轴染色机的染色均匀性应用到实际中 变截
14、面经轴是通过改变经轴芯的几何尺寸来实现的分析 发现经轴芯的直径尺寸如果只是简单的线性变化如锥 台形的经轴芯 传统的经轴芯是长柱体改善效果并不是 很理想经过反复分析比较采用分段变径的经轴芯可 以比较理想地实现变截面经轴染色所期望的匀染效果 变孔径经轴在实际加工中具有较好的可操作性 关键 是要找出孔径沿经轴轴向应符合怎样的变化规律才能更 好地提高染色机的匀染性高温高压经轴染色机经轴轴向 压力的非线性变化 决定了经轴孔径的变化也是非线性的 在图4 所示分段均匀变孔径经轴染液流量变化趋势的基础 上进一步研究发现通过多段非均匀非线性变孔径 的效果更明显在实验的基础上结合实际生产条件将 变截面经轴模型和变
15、孔径经轴模型进行更进一步的量化 在生产应用中将能有效地提高经轴染色的染色品质跨越 通过增加泵的功率及稳定性和一味地改进控制系统来提高 染色均匀性等方法的局限性从而进一步节省能源降低 成本提高企业竞争力 图4 变孔径效果比较 CTL 参考文献 1J o s h i B C . C o r r e c t i o n o f F a u l t D y e i n g o f P o l y e s t e r F a b r i c s i n H i g h T e m p e r a t u r e B e a m D y e i n g M a c h i n eJ. C o l o r
16、a g e1 9 7 91 36 2 73 0 . 2N a i k D SG a n d h i R S . E c o n o m i c o f B e a m D y e i n g M a c h i n eJ. C o l o u r a g e1 9 8 62 01 0 1 51 8 . 3 夏科军. 高温高压经轴染色机技术现状. 现代纺织技术 J . 2 0 0 4 1 26 1 51 7 . 4D a v i d K a r s t . T h e o r e t i c a l S t u d y o n t h e U s e o f C o l l a r s a n
17、d O u t e r W r a p p i n g t o I m p r o v e L i q u o r F l o w i n F a b r i c B e a m D y e i n gJ. C o l o r a t i o n T e c h n o l o g y2 0 0 3 1 1 9 3 5 43 5 8 . 5H i l d e n J . T h e B e a m D y e i n g M a c h i n eA n O l d D y e i n g M a c h i n e P r i n c i p l e K e e p s u p t o D a t eJ. I n t e r n a t i o n a l T e x t i l e B u l l e t i n1 9 8 6 3 4 5 35 9 . 6 陈祥勤. 浅谈欧洲针织染整新设备及新技术 J. 纺织工业 2 0 0 1 1 6 66 7 . 图3 变截面效果比较 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark