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DYECOWIN高温染色机环保节能及自动化技术应用2019-12-20立信染整机械（深圳）有限公司 李俊威 摘要：随着印染行业的生产系统在向节能减排的方向发展，生产节能、节水、环境友好、高效、成本低及质量高的染整设备，是行业内需求的产品。为适应染整设备个性化、专业化的发展趋势，染整设备更新换代是无可避免。 本文以恒天立信染整机械的“DYECOWIN高温染色机”为例，展示环保染色设备如何让行业升级换代。其中包含了多项专利技术及应用，水流分布调节装置实现有效局部控制织物堆叠效果及提升载量；三段式布液分离储布槽，提高织物循环流畅度；具有喷淋功能的导布锥，提高织物进布带液量提升织物循环；可调控防旋涡喷流技术，提高上染效果并降低染色浴比，改善布面均匀性；实时取样技术令染液取样过程系统化，提升信息收集效率；综合智能水洗技术，精准控制水洗液色度及PH值，提升了生产效率，减少了水洗用水量；模糊（快思）逻辑温控技术令染色过程的总体温度差控制极为精准，减少能耗并提升染色均匀性；节能调控技术内含的三大分项配合新式过程控制器应用大幅提高各项染整参数的程序优化及自动化。DYECOWfN不但提升工艺弹性并同时达致环保节能及机械自动化，并各项技术均为业界于绿色制造的环境下开拓崭新视野。 关键词：环保节能 高温染色 化纤织物加工。 0 前言 为配合我国“十三五”纲要强调利用科学发展、以资源节约及机械自动化为着力点之方针，国内染整行业近年一直针对国家标准的染色环保要求研发相关技术。该技术研发及应用上均以国家指标为大方向，务求达到节能减排、降低用水量及提升废水回收重用等实际方面。 由于化纤织物的供给相对于棉织物拥有较小的市场波幅并展现愈来愈多的附加值特性，使化纤织物的加工成为市场的焦点。换言之，化纤织物的染整技术应用经已成为国内市场的大趋势。再者，在国家节能减排及自动化的大方向下，降低浴比已成为首要应用设计条件 。最大程度减少浴比的目标意味着在实现工业应用最低用水量及实现一次性成功上染率，最终大幅减省成本、提升生产效率及质量并附合国家环保节能的要求 。然而，过度追求减低浴比而忽略整体染色过程却对最终染色质量有负面影响，此热潮引至很多标榜低浴比但上染色质量参差的染色机充斥市场。由于该种染色机之成品质量难以控制，纵使有效减少总用水量其染色成效往往未如理想，此等本末倒置之举令使生产者得不偿失。故此在降低浴比的同时考虑整体染色过程，配合浴比并优化其他影响染色质之因素保持上染质量，才方为真正意义上技术上的进步及印染行业所追求之目标。 目前采用的现有卧式长形染色设备存在着不限于以上所述的缺陷和问题，不但耗能而且对生产效率有负面影响，并限制了在应用层面上的弹性。国内企业生产使用长形染色设备染轻薄化纤时，因为载量较少而浴比较大，令染同类织物的成本上升、效率降低及能耗增高。纵使国内外一直均不断尝试开发新型长形缸降低浴比或希望以圆形缸取替，但仍然在成功完善针对一些敏感化纤织物上的应用有一段距离，最终影响在节能低碳发展之环保方向的工艺优化。 再者，现时一般的高温染色机及卧式长形染色设备在设计及应用上存在着不少缺陷：（1）一般高温染色机使用特长的缸身导致用水量大增，在较长的循环路径需要相对较高的浴比（1：8或以上）比实现水流带动织物；(2) 较高浴比意味相对的染料、助剂等消耗随之增加，直接影响成本；(3) 为保持染色工艺及质量，染色机的运行速度偏低（特别是染轻薄化纤时），会令相对的总载量较少；(4) 安装固定的染色喷咀欠缺操作上的灵活性，每次调整均需要重复拆除及安装喷咀，而且喷嘴对不同织物的应用不够广泛；(5) 因为染色机内的滚筒设计问题加上喷嘴与滚筒参数设定的配合差异，织物运行过程中容易发生缠绕并导致布面产生疵点（例如擦伤，亮光印等）影响织物表面平均质量；6．传统的铁佛龙管设计存在夹布风险（特别对于轻薄敏感的织物），而且生产、安装技能要求较高，增加质量检验时间，加上维修过程中的维护装拆，最终影响染色的重现性。 针对智能化控制、高效节能等方面的优化与发展，以下DYECOWIN（如图1所示）高温染色机上的各种新技术应用提供了一个可行的解决方案： 1 局部控制织物运行速度与堆叠效果的应用 织物往储布槽内堆叠的速度能够通过主泵变频来控制，但同时间亦会对染色机内整体包括液体流体、织物循环的动力等构成影响。单靠此方法来控制织物在储布槽内堆叠的问题，却同时间会影响生产效率及上染效果。有见及此，DYECOWIN的局部水流分布控制应用提供一种专门的解决方案，如图2所示。为了控制织物于区域内的行走与堆叠方式而不影响整体运作，水流分布调节装置能够让织物不规则掉落而导致堆积不均匀的情况得到改善。其缸内设置的一个可旋转角度的伸展机关，将液体的流动方向选择性地引导至储布槽或主缸底部，达到控制调节染色缸内水流分布，从而令织物趋向平均堆叠的效果。此技术充分利用染色缸内空间，以不改变染色整体的参数前题下，有效局部控制织物堆叠的速度及相对位置，使最高载量得以提升。 2 可调控防旋涡喷流技术 旧有喷流技术只能够从风机变频来自动调节风量去控制喷流量，结果同时间亦影响了整体循环的速度及上染效果。而DYECOWIN应用的一种可调控式的喷流技术，利用实时调控通过喷嘴机理改变喷流量以配合不同工艺及生产需要。突破以往批次之间机器停止运作的时间才可以更换或调节喷嘴的限制，创新实现一个染色过程中灵活应用多种不同流量以适应不同工艺需要。该种喷流装置为可调式环形CONJET喷咀，在喷流装置内设有防旋涡设计，在喷流末段提供经向喷流扩展防止织物扭缠。可调控式喷流能够精准地自动控制喷流上染范围内流量及染流分布，令上染更加平均，提升一次成功上染率。
3 三段式储布技术 储布槽在溢流染色机系统整体中对坯布的堆积和顺利运行起着关键性作用，而一般储布槽主要是靠重力和水流冲力或挤压推动织物前移，却因为设计问题导致负面影响生产效率。旧式设计储布槽不理想的堆叠效果，直接令织物在堆叠时增加占用空间导致相对载量减少。DYECOWN提供三段式储布技术，针对但不限于处理轻薄物料，特别是化纤织物上的效果尤见改进。如图3所示，三段特别设计的储布槽体均以不同程度的铁氟龙材料应用作为传导及接触媒介以减低摩擦力。充分利用斜式设计提升布输送效果及让液体自然流向来提升织物推迭效果。亦因为斜度关系，对于快速疏导染液及提高织物所受到的张力得以改善。三段式设计能提升织物堆叠效果的同时亦令织物占用空间最少化，大幅提高织物循环运行流畅性及效率。最终增加染色机织物载量并降低染色浴比，达致高效节能。 4 提升织物循环效果的导布应用 织物循环过程由储布槽导入至导布管产生了织物运行180度的转向，织物纤维组织容易因剧烈的摆动或撞击致组织移位，产生布面出现裂纹的状况，而DYECOWIN提供了一种提升进布效果的导布应用。其特点在于储布槽与喷嘴罩之间的一个特别装置，该装置为特别设计与喷嘴相连的导向挡罩。导向挡罩可于挡罩内向经过的织物以独特方式持续喷淋染液，于织物发生剧烈的摆动或撞击之前，理顺织物进入染色喷嘴前的行布状态。加上透过控制织物由储布槽进入喷嘴时的速度，可进一步减少织物因织物组织移位而出现裂纹，省却后处理并提升生产效能。 5 人体工学取样出口 取样检测为染整过程的极重要环节，产品质量、工艺配方及染整过程参数等均需要取样化验以检测该效果。实时取样技术能够提供了一种可行的取样方案，在染整循环内的各个所需点提取染液样本，配合相关的快速检测及仪器实现检测精准化。DYECOWIN提供了一种取样方案，如图4所示，切合人体工学条件的取样口安装于立式热换器下方，方便在各不同的染色阶段取出染液样本，有助检查或化验相关染液样本是否满足要求。此举有效收集使用新配方时染液在不同时间及所需点的讯息，实现高效节能。 6 简易清洁保养的缸底结构 DYECOWIN提供了一种简易清洁保养的缸底结构，解决传统储布槽设计较易在缸底积聚染色毛碎的问题，特别设计的铁氟龙片及不锈钢盖板设置在染缸底部，染色时增加水量流动发疏水能力，有助织物推进。只要拆去铁氟龙片及布槽不锈钢盖板，便可清洁缸底低聚物。避免低聚物堆积而影响下一批次的质量效果。 7 综合智能水洗技术 DYECOWIN提供了一套综合智能水洗系统的技术1应用：由计算机自动控制，依据自主研发的水洗指数，以光学方式监测实时水洗效果，并用水洗指数作为染色跳步的指标，简化了水洗过程的控制，进一步自动化水洗过程。综合智能水洗系统含有自清洁功能，能将依附在光学传感器上的染液颜色自动清洗，保持运作每次准确。 8 模糊（快思）逻辑温控技术 DYECOWIN提供了一种模糊逻辑温控技术实时监测外在环境的物理状况并持续微调温控参数，减少温度误差及保持温度稳定性，能有效减少阴阳色及达致均染效果。此控制技术甚至能够适应外在物理环境的变化，保证在不同机械状态下仍能提供最好的温控效果，减低维护成本。 与传统PI温控技术比较，模糊逻辑温控技术能够有效提高温度控制的准确程度，保持温度稳定性，温度上升率甚至可微调至每分钟±0.3度。从上述数据可见，在染色过程中使用模糊逻辑温控技术的实际温度及设定控制温度的升温曲线已极之接近一致。而使用传统PI 温控技术下的实际升温曲线则有明显的浮动，与设定控制温度之间的差别清楚可见。 使用模糊逻辑温控技术的温差波动比使用传统PI温控技术的温差波动小。传统PI温控技术的温差波动在±1.0度之间，而使用模糊逻辑温控技术的温差波动则收窄在±0.3 度之间。 9 节能调控技术及新式过程控制器应用 DYECOWIN提供了一种节能调控技术配合新式过程控制器应用，该种技术及配合应用是在原有的FC30基础上的升级系统，如图9所示，采用彩色显示屏，人性化的图标让操作员更易掌握染色程序编排，减少人为错误的发生。FC30EX拥有集数种内置功能的节能调控技术，包括流程图优化、能耗统计报告、自动领航功能及浴比计算及扣水功能。该系统配备有自动领航功能，提供多个工艺程序样本及运行参数显示（如水位、压力、时间、阀门、电机、主泵及提升状态等），快速投入生产，亦可自行创建不同批号的运行参数，以及相关的工艺程序，建立用户特有的数据库，运行参数包括升降温率、运转周期，同时记录产品数据报括布种、布宽、布重等。该系统还同时可以记录八条工艺参数曲线，用户可以自行定义最多四条工艺曲线在同一接口显示。能耗统计报告可以提供真实的或者预算的能耗统计报表，包括水电气的用量以及成本预算。同时在该系统中还具备强大水比计算及扣水功能：根据批次参数设定的不同阶段所需水比，在编写主缸计量入水及多功能预备缸(MST)入水功能时，可选择多个水比计算值如染色时入水量、后处理入水量；还可以编入需预先扣除料桶中加入的新鲜水量（如用新鲜水化染料）；以便实现全程按预定水比行机，极大提高染色程序的通用性及优化总用水量，实现节约效能的终极目的。FC30EX更可与中央计算机系统VIEWTEX或THEN-TDS连接，能对整个染色车间全面计算机化管理控制，透过过程控制及优化来实现高效节能及自动化。 10 结论 DYECOWIN为高温染色提供了多种可靠的新技术，包括用可调控防旋涡喷流技术、三段式储布技术、综合智能水洗技术、模糊（快思）逻辑温控技术及节能调控技术；并具备多种简洁有效的实际应用，包括缸底装拆清洁应用、提升织物循环效果的导布应用、局部控制织物运行速度与堆叠效果的应用及新式过程控制器应用。上述体现了在染整过程整体宏观角色从高效、资源节约及机械自动化三方面提升技术及实际应用，再以微观的角度处理各个染整部分，包括、织物循环内的喷流、储布、提布、过滤及疏水等，以至各项数优化例如用水量、耗能、温度及压力控制、取样等。总体来说，DYECOWIN成功地应用了各种新技术再配合适当的应用设计，在高效、资源节约及机械自动化的前题下，有效地将整体染色技术提升至另一层次。 参考文献 [1] 梁龙．科技创新将撑起印染“十三五”绿色发展[J].中国纺织，2015(12):156~157. [2] 陈志华，印染：攻坚“十三五”产品与市场并重[J].中国纺织，2017(3):20. [3] 刘添涛，张怀东，印染行业“十三五”清洁生产潜力分析研究[J].染整技术，2016，38(8):59-62. [4] 常向真，清洁生产节能减排[C].中国针织工业协会四届三次理事会暨中国针织行业发展论坛论文汇编，2007:45-48. [5] 裘愉发，化纤织物高档化和差别化纤维应用[J].现代纺织技术，2007，15(6):43-45. [6]宋心远．小浴比染色与助剂的进展和展望（待续）[J].印染助剂，2015(5):1-8，24. [7] 赵宏军，敏感织物的高温低浴比染色加I[J]．印染，2012，38(12):24-25. [8] 香港工商业奖2013得奖者，香港工商业奖及香港科技园公司[EB/OL]．[2013-10-24]. http：//www. oclc. org/ab ouU history/de fault.htm. 上一篇印花糊料的应用研究下一篇提高印花产品准样率技术与管理 |