CN1523158A - 离心式纱线染色方法和设备 - Google Patents

Abstract

离心式纱线染色方法和设备，是将纱线(1)经过给液装置(2)浸渍后，通过刮液装置(3)刮去纱线上多余的染液，再高速卷绕成筒纱(4)。高速卷绕所形成的离心力使筒纱带液量进一步降低并均衡，带液量较低且均衡的筒纱进行冷堆或热处理。本方法还能进行纱线的前处理、丝光、水洗和涂料染色等。本方法和设备可以显著降低染色成本，减少污水排放，提高染色质量。

Description

离心式纱线染色方法和设备

本发明属于纱线染色的技术领域和涉及使用活性染料的纤维素纤维纱线的连续染色方法及纱线染前染后处理方法。

本发明还提供实现该方法的设备。

现有技术中纱线染色用的各种方法和设备都是已知的。

例如：绞纱染色方法是已知的，其中从筒管上的纺纱辊释放出来的和再绕在锥形筒管上的纱线在摇纱机上退绕，为的是获得绞状纱线。每一绞在不同点上手工连结，每一绞的两端结扎在一起。所得到的绞纱放在染色经轴上，连结到滑架并传输到染色装置。染色后，洗涤绞纱，在脱水器中脱除多余的水，然后通过以下方式干燥绞纱：或者在热空气贯通循环式烘箱中干燥，或者让它们连续通过干燥隧道。在这一干燥过程后，将绞纱再次放在卷绕装置上，再绕在可用于针织或机织的锥形管上。

这一染色方法必须进行许多的处理操作，导致较长的工艺时间和导致较高的生产成本。

筒子纱染色方法也是已知的，其中从筒管上的纺纱辊释放出来的纱线再绕到锥形或圆柱形筒管上，筒管的边缘加压弄圆，为的是能够使染液随后较好的循环至筒管的内部。

根据这一实施方案，另一处理操作在于将筒管堆积在染色设备的材料支架的多孔柱上，在此之后将这一材料支架放入高压釜中和染液通过泵加压注射到高压釜内。在预定的时间之后，排除染液，将洗涤水注入高压釜中。然后从高压釜中取出支架，将筒管放入脱水器中除去多余的水。

在这一操作之后，筒管在干燥室内分批干燥或在高频烘箱中连续干燥。干燥后，纱线重新卷绕。

多余的水还可以借助称作高速干燥器的装置来去除，其中包括材料支架和筒管的装置经真空泵抽空，然后在高压釜中借助于空气或蒸汽增压。在这种情况下，不需要附加的干燥处理。

与前述的方法一样，这样的筒子纱染色方法需要许多操作员干预并延续较长时间，结果该方法的成本偏高。

另一方面，这些已知的的筒子纱染色方法或绞纱染色方法无法进行室温染色和无法生产出特殊的纱线，如丝光纱线。

而且，当染纤维素纤维，植物纤维如棉、亚麻等，或化学纤维如醋酸纤维和粘胶纤维时，已知的染色方法需要大量的水，即在200-300升/公斤染色的纱线的范围内。

消耗如此大量的水存在两个缺点：不仅增加消耗水的成本，而且在排放前需处理富含染料和残留的化学助剂的水。

对于纤维素纤维所使用的染料，当用于制备染液时它们需要添加大量的盐，即在80-100克/升染液范围内，其中有效利用率只有60％-70％，剩余的30％-40％的混合物被排放并代表了主要的污染源，需要对废水进行彻底的处理。

此外，当以筒子纱形式和在较小程度上以绞纱形式染色时，纱线的多个退饶和再绕操作对纱线产品的质量有不利影响，包括：一方面，损失重量；另一方面，损失纱线的韧度和伸长。

特别是，上述染色方法的实验室小样与染色大样之间存在较大色差，需要操作人员的高超技术、丰富经验和多次调整才能满足要求。其主要原因是，小样机不是染色机的组成部分，而是分开的两部机器，因而不可避免的造成工艺条件的差异。

本发明的目的是减少这些缺点。通过提供用于以纤维素纤维为基础的纱线的连续染色方法和设备，该方法和设备既适应大规模生产，同时也特别适应最小规模的生产，据此得以在获得最佳染色效果的前提下大量节省染化料、水、能源、用工，同时简化工艺流程、减少设备种类、提高一次染准率。

本发明提供的是与常规纱线染色方法完全不同的连续染色方法，该方法同样能够进行纱线染前染后的处理，它包括以下步骤：

a)从筒纱退绕出来的纱线经过给液装置浸渍后，通过刮液装置刮去纱线上多余的染液或其它溶液，实现纱线带液量的初次分配；

b)从刮液装置通过的纱线被高速卷绕成筒纱，高速卷绕所形成的离心力使筒纱带液量进一步降低并均衡，实现纱线带液量的二次分配；

c)带液量较低且均衡的筒纱进行冷堆或热处理，用以固定染料，或进行其它处理。

本发明巧妙的利用了筒纱卷绕所产生的离心力，它的作用首先在于脱除多余的染液或其它溶液，在脱除过程中多余的染液或其它溶液在离心力的作用下由内层纱线向外层纱线运动，直至达到染液或其它溶液的离心力和纱线的吸附力平衡为止，因而浸渍卷绕过程也是染液或其它溶液在纱线上的均衡分配过程。

该方法与已知技术相比，其突出特征是同时实现了纱线的络筒、染液分配、脱水三项功能，大大简化了工艺过程，减少了设备种类。特别是，纱线染色浴比由现有技术的1∶10左右降至1∶1左右，是一种清洁染色工艺。

该方法通过一设备来实施(见附图)，该设备主要包括：连续高速退绕纱线、包括一个或多个支架的装置(1)，用一种或多种染液或其它溶液浸渍退绕纱线的给液装置(2)，浸渍后的纱线通道上的刮液装置(3)，将处理过的纱线再绕、包括一个或多个主动或被动旋转的筒纱卷绕装置(4)，和染液或其它溶液补给装置(5)。

根据本发明的方法和设备，包括染色、漂白、丝光、水洗等纱线的退绕和再绕的处理速率范围是100米/分-1200米/分之间，优选是在500米/分-1000米/分之间。

在染液中使用的是活性染料，它们适合于染纤维素材料，染液中染料的量可以为满足所需要的颜色浓度在大范围内变化，但上限不应超过100克/升，优选5克/升-70克/升。

根据本发明所使用的染液能够含有一种或几种染料。

用于固定活性染料的碱性试剂，优选使用氢氧化钠和硅酸钠的水溶性混合物。

除了染料和碱性试剂以外，染液还可以含有其它普通的添加剂，例如润湿剂，增溶剂，渗透促进剂，电解质，例如氯化钠或硫酸钠，和配合剂如尿素或甘油。

在染料和碱性试剂吸附之后，通过热方法或通过低温方法将染料固定在基于纤维素纤维的纱线上。

如果通过加热进行固色，使用蒸汽或保持在较高的温度下或绝热方法是可行的。

纤维素纤维纱线的实例包括未漂白棉纱，漂白棉纱和丝光棉纱。它们可以由本发明的方法进行染色，而无需预先洗涤。基于纤维素的混纺纱，例如棉/聚酰胺混纺纱或尤其棉/聚酯混纺纱也是合适的。合适的纱线还包括粘胶材料，例如Tencel或Lyocell，和与棉的相应的混纺纤维，例如棉/Lycra(聚氨酯弹性体)。

浸渍装置包括一种或多种染液，其中在纱线通过的过程中浸渍纱线。在离开该装置之后，纱线进入刮液装置，刮液装置挡住多余的染液，实现染液在纱线上的初次分配并使纱线带液量较高。

在紧随其后的卷绕过程中，由于离心力的作用使存在于纱线上的染液进一步扩散进入构成这一纱线的纤维的内部，并使染液的离心力与纱线的吸附力平衡和甩出多余的染液。这一过程是关键过程，它保证了染液在纱线上均匀分配。

在实际操作中，卷绕后的筒纱加速空转例如5分钟是可行的，它更有助于染液在纱线上均匀分配。

染液的主要组分，即活性染料和碱性试剂(它们在水溶液中)，能够装在单独的容器中。将该染料和碱性试剂各自装在单独的容器中可确保染液的高稳定性(因为碱性试剂引起水解)。

在染液以混合物形式施用时，即活性染料和碱性试剂存在于水溶液中时，可以将两溶液装在单独的贮存罐中和在施用前的中间的缓冲贮存罐中混合它们。以这种方式，只有少量的染液随着时间的推移受水解的影响并能够除去或置换(如果需要的话)，尤其在染色循环长期停滞时。

浸渍温度在10-95℃范围内都是可行的，当进行这一处理时，在浸渍过程中不仅待浸渍的纱线的温度，而且染液的温度对应于上述温度中的一种。较好的是浸渍在室温下进行，例如在15-40℃下，这使得在浸渍步骤前和尤其在浸渍步骤中完全不需要使用加热装置。

在浸渍卷绕成筒纱之后，优选使用纱线在转动装置中室温贮存的方法。在贮存过程中，吸附在纱线上的染料会扩散到纱线的纤维中上染和固定。相对于着色物质而言，固色度在大约在80-95％之间。室温贮存的时间主要取决于所使用的染料种类，并可在6-24小时之间大范围内变化。在范围内，优选12-14小时。若在室温范围内保持恒温那将是最理想的。

在高温下的相应的固色处理也是可行的，其中通过在含有浸渍过的筒纱的贮存装置中，在40-100℃的温度范围内，优选在60-70℃的温度下贮存，将染料固定在纤维素纤维纱线上。这一处理的时间取决于所使用的染料并可在大范围内变化。这一处理的时间是最多3小时，优选1-2小时。

根据本发明，设备的组合例如用于卷绕的锭子的多少取决于预定的要求或预定的生产速率。

纱线离开贮存装置之后需进行水洗处理，方法是将筒纱放入给液装置中，高位加入含有洗涤剂的热水，浸没筒纱，利用热水浸泡和纱线退绕所产生的纱线与热水的摩擦力，并依据上述染色方法在退绕过程中洗涤和脱水。洗涤和脱水可进行一次或数次。洗涤温度例如在60-80℃之间，可用含有一种或几种洗涤剂的溶液处理纱线。

筒纱干燥可采用现有技术进行，如：微波干燥、红外干燥或热风干燥等。

不言而喻，本发明提供的方法和设备除能进行如上所述的纱线的染色和水洗外，同样能够进行纱线的漂白、丝光和涂料染色以及符合本发明原理的其它种类的纱线处理。

纱线的漂白在本方法和设备的基础上，完全可以利用现有公知的冷轧堆坯布漂白配方和堆置时间要求。

纱线的丝光在本方法和设备的基础上，可以相应降低烧碱含量，进行冷丝光和热丝光。推荐烧碱浓度是18-20％。

涂料染色的热处理推荐使用微波法，使干燥和热处理一步完成。

通过本发明，能够用活性染料高速地(即大约500m/min或更高)连续染一根或多根纤维素纤维纺织纱线，同时大大节约染料，即显著地减少染料排放到洗涤水中，以及显著节约能量和减少水的消耗。

通过本发明，能够用同样的设备完成诸如纱线的漂白、丝光、染色、水洗、涂料染色以及符合本发明原理的其它种类的纱线处理。即显著地节约设备投资、显著地简化设备操作和维修、显著的简化工艺流程、显著地适应多品种小批量的生产方式。

通过本发明，能够提高染色准确率，因为本发明独特之处其中在于可以在大生产的机器上打小样，从根本上保证了工艺条件的一致性。

根据本发明的设备与现有的染色设备相比，显著减少了设备的空间需要。

结果，与普通已知的染色方法和现有的设备相比，进行本发明方法的总体成本降低，功能增加。

Claims (11)

1、一种用于纤维素纤维的连续的纱线染色方法和与此相关的纱线处理方法，步骤如下：

a)从筒纱中退绕出来的纱线经过给液装置浸渍后，通过刮液装置刮去纱线上多余的染液或其它溶液，实现纱线带液量的初次分配；

b)从刮液装置通过的纱线被高速卷绕成筒纱，高速卷绕所形成的离心力使筒纱带液量进一步降低并均衡，实现纱线带液量的二次分配；

c)带液量较低且均衡的筒纱进行冷堆或热处理，用以固定染料，或进行其它反应，或烘干。

2、一种根据权力要求1的方法，其中纱线浸渍含有最高不超过100克/升，优选5克/升-70克/升的活性染料和碱剂的水溶液。

3、一种根据权力要求1和2的方法，其中带液量较低且均衡的筒纱，于室温下贮存6至24小时，优选12-14小时，进行冷堆固色。

4、一种根据权力要求1和2的方法，其中带液量较低且均衡的筒纱，通过使用蒸汽或保持在高温下的热方法进行固色。

5、一种根据权力要求1的方法，其中用于纱线冷堆漂白。

6、一种根据权力要求1的方法，其中用于纱线丝光。

7、一种根据权力要求1的方法，其中用于纱线涂料染色。

8、一种根据权力要求1的方法，其中用于纱线水洗后的脱水。

9、一种根据权力要求1的方法，和2、5、6、7项中任何一项方法，其中纱线浸渍是在10至95℃，优选20-40℃的温度下进行。

10、一种根据权力要求1的方法和2、5、6、7、8中任何一项的方法，其中纱线的退绕、再绕的处理速度是100米/分-1200米/分，优选是500米/分-1000米/分。

11、一种用来实施权力要求1的设备，它主要包括：

从一个或多个支架连续高速退绕纱线的装置；

用一种或几种单独使用的或以混合物使用的染液或其它溶液浸渍退绕纱线的装置；

浸渍后的纱线通道上的刮液装置；

纱线再绕、包括一个或多个旋转锭子的装置；

染液或其它溶液补给装置。