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【染色系列篇】不同织物的布速控制
发布日期:2018.9.10    浏览量:641

【染色系列篇】不同织物的布速控制

 布速是气流染色中一个重要的工艺参数,对染料的上染速率和匀染性,以及织物性能均有很大的影响。



气流染色布速的产生

1.气流循环系统中气流的形成

在气流染色机中,循环流动的高速气流是牵引和带动绳状织物运行的主要动力。气流循环系统主要由高压离心风机、气流风道、气流过滤风管和气流喷嘴系统等组成。

1)气流风道

通常分三个部分:第一部分为风机出口至喷嘴系统中气流喷嘴出口的一段管路通道;第二部分为吸布口导布环至气流喷嘴出口的一段管路通道,通道中设有提布辊;第三部分为气流喷嘴出口至摆布口的一段管路通道。从风机产生的高速气流通过第一部分管路通道流至喷嘴系统的气液二相混合室内,在混合室内与由染液喷嘴喷出的染液进行气液二相混合,再由气流喷嘴的出口喷出,通过第三部分管路通道后,从摆布口流到缸体内,这部分气流称为主动气流,其具有进一步雾化染液,并将喷洒与织物接触进行交换的作用。

2)气流喷嘴

由两部分组成,一部分为聚四氟乙烯喷嘴外锥面与喉管组成的环形窄缝,主动气流从该处喷出后再流向第三部分管路通道;另一部分为聚四氟乙烯喷嘴内孔。由于主动气流的喷出,停留在气流喷嘴孔出口处的气体分子会随着主动气流的高速流动而突然加速,流向第三部分管路通道。由于这部分气体分子的加速,孔口产生负压,使染缸内的一部分气体通过吸布口导布环,流入第二部分管路通道,然后从气流喷嘴内孔喷出,与主动气流汇合。这部分因负压作用在第二部分管路通道内形成的气流称为被动气流,有吸布穿布的作用。主动气流和被动气流汇合后的气流,称为汇合气流。汇合气流通过第三部分管路通道后流入主缸内。在气流染色过程中,汇合气流是牵引绳状织物运行的主要动力。

3)风机和气流过滤风管

风机的吸风口与设在主缸体内的气流过滤风管相连,因此,从缸体内进入风机的气流,都经过了过滤。气流染色时,因离心风机叶轮的高速旋转,缸体内气体从风机吸风口抽入,产生的高速气流从风机出风口进入气流风道的第一部分通道,形成了上述的主动气流、被动气流和汇合气流,从而完成气流染色时的气流循环工作。

2.绳状织物的运行与布速的产生

绳状织物入缸时,布头由吸布口导布环进入,被动气流将绳状织物带入第二部分通道运行,绕过提布辊后从气流喷嘴内孔进入到喷嘴系统,然后在汇合气流的牵引下,使织物通过第三部分通道,经摆布口落入储布槽。织物完全入缸后,首尾相接,在气流循环流动的牵引下,完成织物的循环运行。织物仅仅是在刚入缸时,由被动气流牵引带动;进入气流喷嘴口以后,其都是由汇合气流牵引带动运行,气流速度越快,牵引织物运行的速度也越快。气流速度,则由风机送出的风量来决定。由于风道通风口的截面积恒定,风量越大,同一截面中单位时间内的气体流量越多,也即气流速度越快;反之,则气流速度越慢。因此,风机风量决定气流速度,气流速度带来布速。所以,气流染色的布速主要由风机风量决定。


气流染色时,织物在进入气流喷嘴前要经过提布辊。提布辊的作用主要有两个,一是导向,使织物的运行轨迹理想,避免堵布、缠布和打结;二是辅助织物运行。假如提布辊为被动辊,那么气流牵引织物通过提布辊时,就要克服织物与提布辊间的摩擦阻力,布速会变慢。假如不考虑提布辊阻力,布速为v1,因考虑克服这个阻力时布速变慢为v2,那么,因提布辊阻力消耗的速度为Δv=v1-v2。但是,气流染色机的提布辊为交流变频电机带动的主动辊,不仅可补偿提布辊自身阻力消耗的布速Δv,而且可以克服织物重力,加速织物运行。在不考虑提布辊与织物相对滑动时,这部分速度就是提布辊最大直径处的线速度。

所以,气流染色时,织物的运行速度,实际上是由风机风量和提布辊速度决定的。正常情况下,以风机风量决定为主,提布辊的辅助运行为辅。

 

布速对气流染色的影响

1.对染色性能的影响

1.1上染速率

在染色机中,染液通过主泵循环到喷嘴系统并雾化后,与运行至喷嘴系统的绳状织物相遇而上染织物。因此,布速越快,织物得色越快,即染料的上染速率越快。这是由于:

1)染液与织物的交换次数,不仅与染液的循环频率有关,还与织物的循环频率有关,布速越快,织物循环频率越高,单位时间内织物通过喷嘴系统的次数越多,即织物与染液交换的次数越多,得色也越快。

2)假定喷嘴系统内染液的雾化状态和喷出量恒定,布速越快,则织物与染液之间的相对速度越大,相当于染液在织物纤维表面流动的速度加快,染液与纤维表面形成的黏滞“界面层”变薄,染料进入纤维的速度加快。


1.2匀染性在其它条件相同的情况下,布速越快,匀染性越好。这是由于气流染色时布液分离,织物对染料和温度的获得,都是通过在喷嘴系统内与染液交换实现的。染液和织物都有各自的循环周期。在循环周期内,染液本身存在一个温度梯度和染化料浓度梯度,特别是在升温过程中,染料快速上染,温度梯度和染化料浓度梯度更加明显。布面各处实际上也存在温度梯度和染化料浓度梯度,这种梯度会影响其得色的均匀性,梯度越大,织物得色均匀性越差。布速越快,织物的循环周期缩短,单位时间内织物与染液的交换次数越多,织物各处的温度和染化料浓度的梯度平均值越低,得色也越均匀,即匀染性越好。

 

2.2对织物的影响

提高布速有利于染料的上染和匀染。但是,布速太快会带来织物疵病,如棉针织物、涤纶短纤或涤棉混纺织物等易起毛起球,一些高支高密轻薄型机织物易擦伤拉伤和产生极光印等。

2.1起毛起球

提高布速,即加大带动织物的风量,涤纶短纤维、涤棉混纺及一些针织物的短细绒毛易被吹出而发生起毛起球。此外,织物与通道管壁摩擦剧烈,织物表面的短纤茸毛易拉伸卷曲而起毛起球。

2.2擦伤拉伤和极光印

布速太快,轻薄型机织物易擦伤拉伤或起极光印。究其原因有三:第一,通过织物的管路通道较长,且通道轴心线为不规则曲线,织物在气流带动下经过时,会与管壁接触发生不同程度的摩擦。同时,织物在管道内的运行过程中,还要经过多处通道口,如吸布口、绕过提布轮之前的出口、气流喷嘴的进口和出口、喉管的出口、摆布出口等。虽然这些通道口的过渡及其表面均做了特殊处理,但对于一些相对“娇嫩”的织物,如果布速太快,还是有可能擦伤拉伤。第二,布速快,意味着风量加大,或提布辊速度加快,这就存在循环风机电机频率和提布辊电机频率的匹配问题。正常情况下,汇合气流给予织物的速度大于提布辊给于织物的速度,这个速度差会使织物产生经向张力,速度差越大,织物经向张力就越大。因此,加快布速,如果风量与提布辊速度匹配不当,带着较大张力的“娇嫩”织物在管道内运行,或在高速绕过提布辊时易擦伤拉伤。第三,织物在管路通道内高速运行,会不可避免地拍打撞击弯道处的管壁,布速越快,撞击越猛烈,一些高支高密的轻薄型机织物在这种猛烈的撞击下极可能产生极光印。

 

3布速的控制

从染色的角度,布速越快越好,但对一些轻薄型织物,布速太快易引起织物病疵。因此,气流染色时,布速应根据不同的织物进行调节。克重较大、不易引起病疵的织物,对布速控制的要求可稍低一些;一般情况下,可以尽可能地提高布速,使染料快速上染和匀染,以提高染色生产效率;对一些克重小的轻薄型“娇嫩”织物,则应严格控制布速。

 

3.1布速控制的表现形式

气流染色过程中,控制系统是通过缝在布头的检测元件,获得织物循环一圈所需的时间,输入织物布长,通过编写的PLC控制程序进行换算,获得布速值。但这个布速实际上是一个循环周期内织物的平均布速值,而非即时布速。这个布速是气流牵引和提布辊的转动赋予织物的综合布速,不能体现风量大小和提布辊速度之间的匹配关系。由于气流给予织物的速度随气流的变化而变化,属于瞬时动态速度,且提布辊与织物之间理论上存在相对滑动,提布辊给予织物的速度也不完全等于提布辊最大直径处的线速度,因此控制系统很难获得织物的即时布速。基于上述原因,有些气流染色机在控制系统中并没有显示染色时的实际布速值,在控制布速时,控制系统只显示了循环风机电机频率和提布辊电机频率(有些设备制造商换算为电机功率)的控制值

 

3.2不同织物的布速控制

3.2.1克重较大织物的布速控制

克重较大的织物进行气流染色时,提高布速,对织物的损伤一般不明显,因此,可以尽可能地将风机电机频率和提布辊电机频率开至较高。这样一方面可以加快织物运行速度,提高与染液的交换次数,使染料快速上染并匀染;另一方面加大了风量风压,易于将织物吹开,染液易于渗透至织物纤维内部而实现快速上染和匀染。不过,提布辊电机频率也不能开得太高,否则若提布辊给予织物的速度大于气流给予织物的速度,可能会引起织物超喂,进入气流喷嘴口时易缠布、堵布和打结。停车时,要先停提布辊电机,再停风机电机,也是基于同理。

3.2.2轻薄型织物的布速控制

对于容易损伤产生病疵的“娇嫩”织物进行气流染色时,布速不宜太快。其控制布速的原则为:第一,要保证风机的风量能吹开和带动织物;第二,在保证织物染色质量的前提下,尽量降低布速,以避免损伤织物;第三,尽量使气流给予织物的速度接近提布辊给予织物的速度,以免二者速度差过大,造成织物张力较大而引起损伤。具体操作时,可适当降低风机的电机频率,提高提布辊的电机频率。降低风机电机频率以减少风量,目的是避免织物速度过快和抖动剧烈而加剧其与管壁的摩擦。提高提布辊的电机频率,其目的为:一是满足织物运行需要的速度,补偿因降低风量而降低的布速;二是减小气流和提布辊给予织物的速度差,避免引起较大的织物张力。但同样要注意的是,应避免提布辊速度过快而引起织物超喂。


因此,对于轻薄型“娇嫩”织物的气流染色,为了保证织物的染色质量,同时又避免织物产生病疵,调整风机风量与提布辊速度控制布速是关键,即要使风机电机频率和提布辊电机频率具有最佳匹配值。不同克重和品种的织物,这个匹配值不同,具体需要在长期的生产实践中探索。


气流染色中,布速对染料的上染速率、匀染性及对织物本身都有一定的影响,如果控制不当,一些轻薄型“娇嫩”织物易产生损伤。气流染色机中,控制系统一般无法直接显示织物的即时布速。因此,在实际应用中,对于克重小的轻薄型织物,应严格控制风机风量和提布辊速度。针对不同的织物,要相应确定风机电机频率和提布辊电机频率的最佳匹配值。 



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