活性染料连续冷轧蒸染色设备的制作方法

本实用新型涉及一种活性染料连续冷轧蒸染色设备。

背景技术：

目前国际国内棉花散纤维染色主要采用染缸浸染，比较成熟的工艺流程为：自动抓棉→除尘→除杂→喂给→打饼→染色→脱水→预开松→湿开松→烘干→风送打包，染色设备单元有自动抓棉机，凝棉器，打饼机，染色机、离心甩干机，预开松机，湿开松喂给机，圆网烘干机，风送打包机等，各单元操作基本实现了自动化,但各流程之间连续化程度低，仍处于间隙式生产，采用离心脱水机脱水，设备利用率低，生产效率低下。

目前棉花散纤维染色工艺多采用活性染料一浴两步浸染法，尽管棉花散纤维染色比纱线染色减少了剥色修色率高的困扰，因染深浓色较多，保温时间长，染色浮色多，浮色直接性高，染色后需加强皂煮、水洗后处理工序以去除浮色，且还需经固色剂固色处理，以改善有色纤维色牢度、手感和可纺性，按染一吨色纱计，其染深色时间从入缸染色到出缸一般需要的时间达到8小时以上，染色排放残液与水洗、皂洗排放残液至少4～5次甚至更多，生产周期长，能耗水耗也较高。

传统冷轧堆工艺是对经前处理后的半制品染色，轧染液后织物是通过打卷堆置完成上染固色，该工序为间隙性方式，工艺流程：轧染液→打卷堆置→后处理→烘干。且该染色方式仍然生产效率低。

传统的湿短蒸工艺的工艺流程：轧染液→焙蒸固色→水洗→皂洗→水洗→烘干。该方法解决了传统工艺用盐量大，降低了能耗，但前后,头尾色差不易控制。湿短蒸工艺采用不饱和蒸汽或不饱和蒸汽与热空气的混合蒸汽汽蒸，要严格控制染液的pH值，所使用的染料应具有耐碱性好、高上染率、高固色率、高提升力、高溶解度和高染色牢度。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是：现有的散纤维活性染料工艺为间歇式浸染，染色生产不连续，生产效率低，染色过程长，而且会产生大量的污水。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种活性染料连续冷轧蒸染色设备，包括由前至后依次排列的浸轧染料装置、汽蒸固色装置、皂洗装置、酸洗装置、柔软固色装置和轧水烘干装置，可连续传输的缝合体包括上夹层、胎体和下夹层，散纤维整理成均匀的扁平状的胎体，上夹层和下夹持为平面透孔柔性材料，胎体夹在上夹层和下夹层之间，并通过缝合装置缝合为一体，可连续传输的缝合体、纱线或织物在各装置中依次连续传输，在浸轧染料装置中进行活性染料的浸轧，在汽蒸固色装置中通过高温饱和蒸汽完成染料上染和固色，在皂洗装置中进行浸轧皂洗，用于去除浮色和助剂，在酸洗装置中进行酸洗，中和纤维上残留的碱液，在柔软固色装置中进行柔软固色，在轧水烘干装置中烘干，浸轧染料装置包括染槽、活性染料储槽、固色助剂储槽、轧辊装置和冷却装置，轧辊机构设置在染槽内，活性染料和固色助剂分开配制，活性染料配制时添加渗透助剂，配制好的活性染料存储在活性染料储槽内，固色助剂存储在固色助剂储槽内，活性染料储槽、固色助剂储槽内的活性染料和固色助剂通过在线混合机构在线混合并加入染槽，冷却装置保证染槽内的染液处于设定的轧染温度。

进一步限定，冷却装置为水冷却装置，染槽为带夹层的染槽，包括内层和外层，在内层和外层之间为夹层，冷却装置将冷却水在染槽的夹层中循环，对内层中染液进行冷却，保证染槽内的染液处于设定的轧染温度。

进一步限定，在线混合机构包括连接活性染料储槽、固色助剂储槽的比例泵，连接活性染料储槽和固色助剂储槽的比例泵将活性染料储槽、固色助剂储槽内的活性染料和固色助剂进行在线混合为染液并加入染槽。

进一步限定，轧辊装置包括上轧辊组和下轧辊组，上轧辊组内的上轧辊和下轧辊组内的下轧辊在轧辊驱动器的驱动下彼此相对挤压，对上轧辊和下轧辊之间的可连续传输的缝合体、纱线或织物施加挤压力，

更进一步限定，上轧辊组和下轧辊组上下分层并交错设置，每两个相邻的下轧辊之间的上方具有一个上轧辊，可连续传输的缝合体、纱线或织物按照先下轧辊后上轧辊的顺序由后向前依次绕过各个轧辊，每个上轧辊与其下方两个相邻的下轧辊之间都对可连续传输的缝合体、纱线或织物形成挤压。

进一步限定，汽蒸固色装置包括汽蒸固色箱体和饱和蒸汽发生水槽，在汽蒸固色箱体内部箱顶板上附加保温层或加热层，通入汽蒸固色箱体内的蒸汽首先通入饱和蒸汽发生水槽的水中，在饱和蒸汽发生水槽的水面上排出的即为饱和蒸汽，该饱和蒸汽通入汽蒸固色箱体内用于汽蒸固色。

进一步限定，皂洗装置包括多个皂洗槽装置，缝合体、纱线或织物依次通过各个皂洗槽装置进行反复浸轧皂洗，缝合体、纱线或织物在酸洗装置的酸洗槽装置中进行酸洗，酸洗槽装置和皂洗槽装置依次连通，酸洗槽装置内的液体向向后倒流直至第一个皂洗槽装置，并在该第一个皂洗槽装置排出。

进一步限定，染槽采用小容积染槽，染槽的容积保证染液更新周期在8～15分钟。

本实用新型的有益效果是：本实用新型为连续式染色，不仅生产效率大大提高，劳动强度降低，其水、电、汽等能源、资源的消耗也将大幅度下降，环境污染进一步减少。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明；

图1为本实用新型的连续染色设备的整体结构示意图；

图2为本实用新型的与该连续染色设备连接进行连续生产的染色后处理设备的结构示意图；

图3为本实用新型的浸轧染料装置的局部结构示意图；

图4为本实用新型的汽蒸固色装置的结构示意图；

图中，1.浸轧染料装置，1-1.上轧辊，1-2.下轧辊，2.汽蒸固色装置，2-1.汽蒸固色箱体，2-2.饱和蒸汽发生水槽，2-3.保温层或加热层，3.皂洗装置，4.酸洗装置，5.柔软固色装置，6.轧水烘干装置，7.浆槽，8.浆纱烘房，9.储纱架，10.牵引轧车，11.上蜡装置，12.干分纱装置，13.卷绕车头。

具体实施方式

一种活性染料连续冷轧蒸染色工艺，包括如下工艺步骤：1.浸轧染料；2.汽蒸固色；3.皂洗；4.酸洗；5.柔软固色；6.轧水烘干。

在染散纤维时，散纤维首先整理成均匀的扁平状的胎体；然后，将胎体夹在上夹层和下夹层之间，并通过缝合装置将上夹层、胎体和下夹层缝合为一体，成为可连续传输的缝合体，上夹层和下夹持为平面透孔柔性材料；再然后将缝合体通过连续输送的方式依次进行浸轧染料、汽蒸固色、皂洗、酸洗、柔软固色和轧水烘干。

在染纱线或织物时，纱线或织物通过连续输送的方式依次进行浸轧染料、汽蒸固色、皂洗、酸洗、柔软固色和轧水烘干。

在浸轧染料步骤中，活性染料和固色助剂分开配制，活性染料配制时添加渗透助剂，配制好的活性染料和固色助剂在线混合并加入染槽，染槽内染液的温度控制在0～10度，浸轧染料的时间为4～8秒，染槽采用小容积染槽，保证染液更新周期在8～15分钟，缝合体、纱线或织物通过染槽内的多组轧辊多次挤压轧染，进行染液浸轧，轧余率80％±5％，渗透助剂优选耐盐耐碱渗透助剂，添加量可参考渗透助剂的产品使用说明及所染纤维的种类，按需进行添加；

在汽蒸固色步骤中，通过高温饱和蒸汽完成染料上染和固色；优选，在汽蒸固色步骤中，高温饱和蒸汽的温度为100～102度，汽蒸固色时间为5～6分钟；

在皂洗步骤中，在皂洗槽装置中通过皂洗液进行皂洗，用于去除浮色和助剂；优选，在皂洗步骤中，采用多个皂洗槽装置反复浸轧皂洗，缝合体、纱线或织物依次通过各个皂洗槽装置，皂洗温度条件为80～90度；

在酸洗步骤中，在酸洗槽装置中通过酸洗中和纤维上残留的碱液，使纤维的PH为6～7；优选，在皂洗步骤和酸洗步骤中，通过倒流的方式将酸洗槽装置中的液体向后倒流直至第一个皂洗槽装置，并在该第一个皂洗槽装置排出；

在柔软固色步骤中，在柔软固色槽装置内进行柔软固色；优选，柔软固色步骤中，在柔软固色槽装置内通过添加柔软固色助剂进行柔软固色，柔软固色温度条件为55～65度。更优选地，在柔软固色槽装置还添加有渗透助剂，并在水烘干步骤中，通过高效轧车进行轧液，使轧余率不高于70％。

在轧水烘干步骤中，首先通过轧车轧除缝合体的水分，然后通过烘干设备烘干。

本实用新型的活性染料连续冷轧蒸染色工艺可以适应各种天然纤维或人造纤维中的纤维素纤维的染色需求，如麻纤维、粘胶纤维、棉花、牛仔纱线。

以棉纤维的活性染料染色为例：

一种活性染料连续冷轧蒸染色工艺，包括如下工艺步骤：1.浸轧染料；2.汽蒸固色；3.皂洗；4.酸洗；5.柔软固色；6.轧水烘干。

在染棉纤维时，棉纤维首先整理成均匀的扁平状的棉胎；然后将棉胎夹在上夹层和下夹层之间，并通过缝合装置将上夹层、棉胎和下夹层缝合为一体，成为可连续传输的缝合体，上夹层和下夹持为平面透孔柔性材料；再然后将缝合体通过连续输送的方式依次进行浸轧染料、汽蒸固色、皂洗、酸洗、柔软固色和轧水烘干。

棉纤维整理成均匀的扁平状的棉胎的具体过程为：原棉首先通过抓棉往复或圆盘抓面机进行抓面，然后通过混棉机、清棉机至棉箱出棉，棉箱出棉需要铺棉均匀，厚薄不超过3％，且在铺棉过程中不损伤棉纤维。

通过缝合装置将上夹层、棉胎和下夹层缝合为可连续传输的缝合体的工艺条件为：缝合装置为绗缝机，车速为20米/分钟左右，棉胎门幅为1.65米左右，克重为1000克/m²左右。每条线每小时产量约：1.65×1000×20×60＝1980kg。

为以便调节前后速度，缝合体在进入连续轧染设备之前通过储棉箱缓存。

浸轧染料步骤为本连续染色工艺的核心工序，既要保证活性染料不水解，又要保证活性染料能在较短时间内充分渗透。

在浸轧染料步骤中，活性染料和固色助剂分开配制，活性染料配制时添加渗透助剂，以确保染料溶解、稳定和渗透性能，配制好的活性染料和固色助剂在线混合并加入染槽，染槽内染液的温度控制在0～10度，浸轧染料的时间为4～8秒，染槽采用小容积染槽，保证染液更新周期在8～15分钟，缝合体、纱线或织物通过染槽内的多组轧辊多次挤压轧染，进行染液浸轧，轧余率80％。

活性染料和固色助剂混合后会发生水解，通过分开配制、在线混合避免了染液在浸轧前发生水解。

本方案的浸轧染料的时间仅为4～8秒，通过多组轧辊多次挤压轧染，可以借助机械压力的辅助使染液更快、更匀渗透到棉纤维的内部。

为减缓染色在染槽内的水解速度，染槽底部增加冷却装置，使染槽内染液的温度控制在0～10度。

在汽蒸固色步骤中，通过高温饱和蒸汽完成染料上染和固色，高温饱和蒸汽的温度为100～102度，汽蒸固色时间为5～6分钟。

进过染色和汽蒸固色后的棉纤维上有未上染的染料及助剂，在皂洗步骤中，在皂洗槽装置内通过皂洗液进行浸轧皂洗，皂洗槽装置的数量为6个，缝合体依次通过各个皂洗槽装置反复浸轧皂洗，皂洗温度条件为90度，在高温条件下，残留的染料和助剂全部被去除；

在酸洗步骤中，在酸洗槽装置内通过酸洗中和纤维上残留的碱液，使纤维的PH为6～7，温度条件为常温；

在皂洗步骤和酸洗步骤中，通过倒流的方式将酸洗槽装置内的液体向后倒流直至第一个皂洗槽装置，并在该第一个皂洗槽装置排出。酸洗槽装置内的酸液在倒流过程中中和皂洗槽装置内的碱性成分，提高酸液的利用率，降低排放量。

在柔软固色步骤中，在柔软固色槽装置内通过添加柔软固色助剂进行柔软固色，柔软固色温度条件为55～65度。在柔软固色槽装置还添加有渗透助剂，使棉纤维具有较好的毛细管效应，并结合轧水烘干步骤通过高效轧车进行轧液，使轧余率不高于70％，保证纤维最后的轧余率在70％以下，烘前轧余率的控制直接影响该连续轧染的车速，最终影响生产效率。

在轧水烘干步骤中，首先通过高效轧车进行轧液，使轧余率不高于70％，轧除缝合体的水分，然后通过烘干设备烘干，在烘干设备安装测湿仪，在线检测染色棉花回潮率达8％-8.5％。

烘干后的缝合体拆掉上夹层和下夹层，检测染色棉花色光、浓度及色牢度符合要求后，包装出厂，上夹层和下夹层回收再用。

本活性染料连续冷轧蒸工艺所染棉花仅需经过梳理，借助于染色助剂在染色时完成部分油脂、果胶的去除，残余棉蜡、果胶的拒水性对染色的影响通过染色助剂和染色机械协调配合来消除。通过机械的轧压去除少量的棉籽壳，其余部分在纺纱工艺中进一步去除。

本工艺所染棉花深浓色(黑色)外观色泽均匀，色牢度和可纺性均符合要求，棉杂棉籽在纺纱时可以去除。

染色棉花物理指标如下表所示：

通过该表可见，染色棉花断裂强力，强度、断裂伸长、及断裂伸长率均优于原棉。

染色棉花马克隆值如下表所示：

染色棉的染深性与均匀性如下表所示：

在电脑测色仪SPECTRUM-600(Datacolor)上，D65光源，10°视场，测色孔径6mm的条件下对试样测试。将染色后的散纤维/纺制的纱铺平整测试，K/S值测试时选用仪器平均值，DE为不同点之间最大色差。

染色表观色深值较大。黑色比缸染的乌黑度高，均匀度好，对死棉遮盖性好。

染色棉花色牢度如下表所示

一种活性染料冷轧蒸连续染色设备，包括由前至后依次排列的浸轧染料装置1、汽蒸固色装置2、皂洗装置3、酸洗装置4、柔软固色装置5和轧水烘干装置6。

可连续传输的缝合体包括上夹层、胎体和下夹层，散纤维整理成均匀的扁平状的胎体，上夹层和下夹持为平面透孔柔性材料，胎体夹在上夹层和下夹层之间，并通过缝合装置缝合为一体。

可连续传输的缝合体、纱线或织物在各装置中依次连续传输，在浸轧染料装置1中进行活性染料的浸轧，在汽蒸固色装置2中通过高温饱和蒸汽完成染料上染和固色，在皂洗装置3中进行浸轧皂洗，用于去除浮色和助剂，在酸洗装置4中进行酸洗，中和纤维上残留的碱液，使纤维的PH为6～7，在柔软固色装置5中进行柔软固色，在轧水烘干装置6中烘干。

浸轧染料装置1包括染槽、活性染料储槽、固色助剂储槽、轧辊装置和冷却装置，轧辊机构设置在染槽内，活性染料和固色助剂分开配制，活性染料配制时添加渗透助剂，配制好的活性染料存储在活性染料储槽内，固色助剂存储在固色助剂储槽内，活性染料储槽、固色助剂储槽内的活性染料和固色助剂通过在线混合机构在线混合并加入染槽，冷却装置保证染槽内的染液处于设定的轧染温度。

染槽采用小容积染槽，染槽的容积保证染液更新周期在8～15分钟。

冷却装置为水冷却装置，染槽为带夹层的染槽，包括内层和外层，在内层和外层之间为夹层，冷却装置将冷却水在染槽的夹层中循环，对内层中染液进行冷却，保证染槽内的染液处于设定的轧染温度。

在线混合机构包括连接活性染料储槽、固色助剂储槽的比例泵，连接活性染料储槽和固色助剂储槽的比例泵将活性染料储槽、固色助剂储槽内的活性染料和固色助剂进行在线混合为染液并加入染槽。

轧辊装置包括上轧辊组和下轧辊组，上轧辊组内的上轧辊1-1和下轧辊组内的下轧辊1-2在轧辊驱动器的驱动下彼此相对挤压，对上轧辊1-1和下轧辊1-2之间的可连续传输的缝合体、纱线或织物施加挤压力。

本方案的浸轧染料的时间很短，通过多组轧辊多次挤压轧染，可以借助机械压力的辅助使染液更快、更匀渗透到可连续传输的缝合体、纱线或织物的内部，为实现在小容积染槽内依靠更少的轧辊对可连续传输的缝合体、纱线或织物实现更多次的挤压轧染，优选方案为：上轧辊组和下轧辊组上下分层并交错设置，每两个相邻的下轧辊1-2之间的上方具有一个上轧辊1-1，可连续传输的缝合体、纱线或织物按照先下轧辊1-2后上轧辊1-1的顺序由后向前依次绕过各个轧辊，每个上轧辊1-1与其下方两个相邻的下轧辊1-2之间都对可连续传输的缝合体、纱线或织物形成挤压，如图3所示。

如图4所示，汽蒸固色装置2包括汽蒸固色箱体2-1和饱和蒸汽发生水槽2-2，在汽蒸固色箱体2-1内部箱顶板上附加保温层或加热层2-3，通入汽蒸固色箱体2-1内的蒸汽首先通入饱和蒸汽发生水槽2-2的水中，在饱和蒸汽发生水槽2-2的水面上排出的即为饱和蒸汽，该饱和蒸汽通入汽蒸固色箱体2-1内用于汽蒸固色。蒸汽发生水槽保证了汽蒸固色箱体2-1内都为饱和蒸汽，在汽蒸固色箱体2-1内部箱顶板上附加的保温层或加热层2-3保证了饱和蒸汽不会在汽蒸固色箱体2-1内部箱顶板上凝结，并滴落在可连续传输的缝合体、纱线或织物上。

汽蒸固色箱体2-1内的饱和蒸汽的温度为100～102度，汽蒸固色时间为5～6分钟。现有的间隙式染色工艺中的汽蒸固色在2分钟内完成，而且采用非饱和蒸汽，无法满足本设备的汽蒸固色质量要求。

皂洗装置3包括多个皂洗槽装置，缝合体、纱线或织物依次通过各个皂洗槽装置进行反复浸轧皂洗，缝合体、纱线或织物在酸洗装置4的酸洗槽装置中进行酸洗，酸洗槽装置和皂洗槽装置依次连通，酸洗槽装置内的液体向向后倒流直至第一个皂洗槽装置，并在该第一个皂洗槽装置排出。更优选注入酸洗槽装置的酸液的PH为4～5，完成酸洗的纱线在进入柔软固色槽装置之前，通过酸洗槽上方的喷淋装置喷出的清水淋冲干净，淋冲下来的水进入酸洗槽。

本设备采用冷轧蒸连续染色工艺，借助染色助剂和染色机械协调配合，待染色的纱线不经煮漂工艺可直接染色，同时为了防止活性染料在染槽内水解，浸轧染料装置1的染槽与普通染槽完全不同，采用了小容积染槽以保证染液更新周期在8～15分钟，同时借助优选设计的轧辊装置使染液更快、更匀渗透到可连续传输的缝合体、纱线或织物的内部。

如图1和2所示的设备为在本实用新型的创新方案的思路下的一个优选实施例。

缝合体、纱线或织物通过牵引轧车10牵引至浸轧染料装置1的染槽，在染槽内通过轧辊装置进行多次挤压轧染后通过染槽上方轧车轧液，随后纱线进入汽蒸固色箱体2-1内进行汽蒸固色，纱线从汽蒸固色箱体2-1内输出后，通过牵引轧车10进行牵引依次进入6个皂洗槽装置、1个酸洗槽装置和1个柔软固色槽装置进行皂洗、酸洗和柔软固色，每个皂洗槽装置和酸洗槽装置的皂洗槽和酸洗槽的上方各配套一个轧车进行轧液，完成酸洗的纱线在进入柔软固色槽装置之前，通过酸洗槽装置的酸洗槽上方的喷淋装置喷出的清水淋冲干净，柔软固色槽装置内导出的纱线通过柔软固色槽装置的柔软固色槽上方的高效轧车轧液后进入作为烘干设备的染色烘房烘干，烘干后的纱线依次通过浆槽7、浆纱烘房8、储纱架9、牵引轧车10、上蜡装置11、干分纱装置12和卷绕车头13进行上浆、上蜡、落轴。根据最终纱线用途，烘干后的纱线还可以通过制筒装置制筒。轧车扎下的水分和淋冲下来的水流入各自下方的槽体内。