染整机械的现状和发展趋势-无锡市荣孚机械制造有限公司

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染整机械的现状和发展趋势

作者： ‖ 时间：2012/10/18 ‖ 来源： ‖ 点击：1786

纵观近几年国内外各类染整机械的发展状况，虽然传统的染整机械仍然是前处理、印花、染色和后整理等四大印染工艺中的主流设备，但是在内在质量和技术水平方面却已经有了质的飞跃。一、染整机械的技术进步 1. 模块化设计随着纺织工业的发展，印染行业的加工织物已不仅仅局限于量大面广的纯棉、涤棉和纯涤纶织物，而是逐渐转向棉、毛、麻、丝等各类织物，针织物和毛织物的比重亦日趋增加，特别是近年来兴起的氨纶、莱卡、Tencel纤维织物，对染整加工机械提出了许多特殊的要求。除了加工门幅、运转车速、热源等基本参数外，更多的是联合机或单元机的各式各样的不同组合方式。为了适应染整行业的需要，各国的染整机械制造商在产品的设计过程中均十分注重灵活便捷的模块化设计。（1）在前处理和后皂洗中占有绝对比例的轧、洗、烘、蒸等通用单元机基本上都是积木化组合形式。水洗机主要体现在容布量、穿布方式、与轧车的连接和传动方式的不同；轧车主要体现在轧辊的直径、线压力、加压方式以及轧槽形式的不同；蒸箱主要体现在导辊预蒸区的容布量、汽蒸区的导布机构形式的不同；烘筒烘燥机主要体现在烘筒的材料、单柱烘筒数量、单机柱数的不同。比较典型的厂商有德国Menzel（门泽尔）、Kuesters（库斯特）、瑞士Benninger（贝宁格）等公司。这些公司的产品品种十分齐全，供用户选择的余地很大。（2）功能性很强的专用设备的灵活组合。以热风拉幅定形机为例：烘房以3 m一节为独立单元，供用户任意选择；热源有城市煤气、天然气、液化石油气、蒸汽、电加热等多种形式；进出布轨道区和调幅形式多样；布铗链条轨道亦有不同的结构形式。比较典型的厂商是德国Monforts（门富士）公司，该公司热定形机的积木化程度非常高，除了本机外，尚可与松式烘燥机组合，能全方位满足各类织物的热处理。再以圆网印花机为例：套色数有8、12、16、20、24、36任选；花回有640、820、1 018 … 3 000 mm任选；圆网传动有机械长轴、单网交流伺服、单网步进电机传动等；与之配套的烘房亦为积木化组成。比较典型的厂商有荷兰Stork（斯托克）、意大利Reggiani（雷加尼）、奥地利Zimmer（齐默）等公司。（3）使用频率很高的通用装置的模块化。最典型的是进出布装置，国内外厂商均研制推出了各具风格的模块化装置，这些装置能灵活组合，满足平幅、卷装等不同进出布的要求。以Kuesters为例，该公司的这类装置不仅风格统一，而且机械结构完全一致，很值得借鉴。 2．高效快速反应在纺织品品种单调的年代，批量加工几百万米以上习以为常。步入市场经济之后，人们趋向于追求个性化，小批量、多品种、快交货日益突出，出现了一个品种只加工几百米甚至几十米的情况。为此，必须对传统的染整机械进行更新，以满足快速更换加工品种的要求，提高生产力。为此，各国染整机械制造商围绕着“高效快速”做了不少工作。（1）染色生产线适应染料的快速更换主要体现在以下环节：①染色轧车的快速清洗：轧辊处设有强力喷淋装置，轧槽气动翻转并进行冲洗。②红外线及染色烘房：为了防止沾色，所有导布辊表面均涂敷聚四氟乙烯。③后皂洗过程中采用高效蒸洗机，低水位、蛇形回流、逐格逆流、设置直接蒸汽喷管，通过蒸洗提高水洗效率。典型的厂商有Kuesters、Bruckner（布鲁克纳）、Benninger等公司。（2）圆网印花机的换网与清洗网架大多采用开放式网架、开启式轴承方式，这种结构的******优点是换色时更换圆网和刮刀的速度非常迅速，一般更换一只标准圆网（640 mm）仅需30 s。更换大花回圆网亦非常简单，只要更换花回齿轮及松紧圈即可，效率可提高数倍。换色时的圆网清洗也改变了传统的拆卸 - 搬运 - 清洗 - 再安装 - 对花的流程，而是在机台上直接清洗，花10 min左右便可完成15套色圆网的清洗。不仅大大缩短了清洗的时间，还减轻了操作者的劳动强度。典型的厂商有Reggiani和日本Ichinose（东伸）公司。（3）平网印花机加工速度的提高平网印花机较之圆网印花机有不少优点，但不利之处是车速慢许多。为此，各厂商均通过各种手段予以弥补：瑞士Buser（布瑟）的HYDROMAG 7S平网印花机的液压驱动装置采用了特殊的油马达和阀门后，整个系统的效率明显提高，加工速度可提升1倍；Ichinose推出了ULTER - 7型新型刮印形式，刮印时，机架不动，网框随刮刀运行方向逐渐抬起，这样，不但浆料不会飞溅，车速也明显提高。比如对于1 000 mm花回、1 670 mm幅宽，传统车速为19 m/min，新机型则为26 m/min。 3．质量与自控染整设备质量与自控主要体现在机电一体化程度的全面提高，归纳起来可以分为传动系统、控制系统和工艺参数在线检测等3个方面。（1）传动系统近些年来，无论是联合机还是单元机，原有的直流多单元同步传动已不再采用，均采用交流变频多单元同步调速系统。除了预缩机、卷染机等对控制有特殊要求的设备采用闭环（通过编码器）控制外，在退煮漂机、丝光机、印花后皂洗机、连续轧染机上均采用开环系统。其特点是各单元机采用开环的变频调速系统，单元同步用松紧架协调，同步传感器大多采用导电塑料电位器或无触点传感器。这样的传动方式较之直流，大大提高了多单元同步的稳定性和可靠性，调速和开车的准备时间明显缩短，基本上保证了工艺运行的一次成功率。步进电机替代机械长轴传动成功地应用于每个印花圆网的单独传动上，相邻两圆网间的对花精度由原来的0.1 mm上升至0.06 mm，不仅提高了花型的精细度，而且大大简化了设备的机械结构，国内外所有的厂商均作了有益的尝试，并在工业化生产中显示出了优越性。交流伺服系统因其精确的位置控制和快速可靠而应用范围日益广泛，特别集中于平网印花机和大型卷染机上。以Zimmer的平网印花机为例，印花导带采用前后2辊双伺服交流传动，对花精度由±0.2 mm有效地提高至0.1 mm，网框升降和刮印系统也采用伺服传动，印花质量有很大提高。（2）控制系统当今在染整机械上应用最广泛的是以PLC为核心实现逻辑控制，或采用数字通讯方式与上下级控制单元相联接，以及采用现场总线的控制系统。以Benninger为例，该公司的产品控制系统统一采用了德国Siemens（西门子）的硬件组件，而工程、软件编程、电子控制和安装全部在本公司内完成。其基本原理是：第一层面为分散性外围设备总线（Profibus），由输入输出模块、交流电机传动和便携式编程器组成；第二层面为工业以太网（Ethernet），由可编程序逻辑控制器和程控计算机组成，最终由主计算机控制。实现这种控制系统后，加工织物的质量和重现性得到了保证。（3）工艺参数的在线监控染整机械上根据不同的工艺要求需监控的工艺参数很多，除了一些常规的参数如速度、温度、长度外，针对织物在加工过程中最容易出现的几大质量问题：纬斜（纬弧）、色差、起皱、缩水，国际上已研制出了许多专用的在线监控装置，包括光电自动整纬、在线色差监控、在线张力监控等。织物在加工过程中的质量疵点明显减少。以在线色差监控装置为例，以色列EVS公司的SVALITE在线色差分析仪采用视频信息处理技术，多角度在线检测织物左、中、右色度并进行色差分析，可适应的车速为150 m/min，******门幅达1 950 mm；德国Mahlo（玛诺）公司的Colorscan Cms匹（轧）染色差控制系统，通过在整个布面上进行横向移动的分光光度仪，无接触地连续测量织物出轧车后整个幅面的带液量，并进行监控。 4．节能与环保众所周知，染整行业历来是耗能和污染环境大户，近些年来，对于一些传统的染整机械产品，通过不断的滚动开发，在节水、节汽、节电等方面取得了一定的效果。然而，人们清楚地认识到，这毕竟只是一种消极被动的手段，只有从染整工艺、化学助剂、染整设备等多渠道着手，抓住源头，以生态观念不断开发新技术和新设备才是积极主动的上策。为此，许多具有前瞻性、创新性和实用性的新工艺和新设备不断涌现。现择几种较有影响的作一简单介绍。（1）低温等离子体技术应用于退浆和表面改性近年来，等离子体技术在染整工艺中的应用日益引人瞩目。它的主要特点是：等离子体处理属于固体与气体之间的直接反应，是一种不需要水、化学品的干式加工，可以大幅度节水、节能、减少环境污染；选择合适的等离子体处理所用的气体种类及处理条件，对织物表面进行物理刻蚀，可以改变织物的表面特性，如亲水性、表面粗糙度等。意大利Mezzera（梅泽拉）公司研制推出的KPR型工业等离子体处理设备已进入中试生产阶段，应用于织物的前处理退浆，可有效地切断织物上浆料的分子链，使浆料容易洗去，不仅提高了织物的上染率和色牢度，且可大大缩短前处理水洗设备的流程，减少废液的排放。（2）纳米技术应用于涂料印花纳米技术是继互联网、基因之后全球关注的又一大热点。近年来，纳米技术逐渐走进传统的染整行业，对染整的清洁生产和高附加值产品的开发产生了重大影响。以涂料印花为例，因其工艺简单、仿色准确、无须水洗、符合环保要求而在染整行业广泛应用，国外的比重已超过了50 %。然而，涂料印花也存在花纹清晰度差、色牢度及日晒牢度较低、手感偏硬等缺陷。最近，经研究发现，在进行涂料印花时，只要添加0.3 % 纳米级硅基氧化物，即可获得很好的效果：添加纳米材料后，色浆触变性良好，涂料色浆透网性和印制花纹清晰度明显改善；膜的强度、弹性、耐磨性和耐水性增加，从而提高了相关的色牢度；由于纳米级硅基氧化物对400 nm以内的紫外线反射率为88 %，对800 nm以上的紫外线反射率达70 % 以上，加上纳米颗粒的强烈吸附作用，改善了由于紫外线引起的色变，日晒牢度可以提高0.5级。（3）电化学技术应用于还原染色和精练漂白德国Krantz（克兰茨）公司推出了电化学染色机（Electrochemical Reduction Dyeing Equipment），当采用还原、靛蓝、硫化等染料进行染色时，可以不采用传统工艺所使用的烧碱、保险粉等药剂，而是通过电化学方法，将染浴介质回用，使得上述染料还原。这种方法的优点是节省了80 % 的化学药剂，水耗几乎为零，大大减少了环境污染。美国加利福尼亚大学发明的电化学装置，主要用于无污染的精练与漂白。其基本原理是电极的阴极释放碱液，进行漂白与丝光，而阳极则产生酸，以中和残剩的碱，这样便可以杜绝废液的排放。（4）生物酶技术应用于煮练和整理酶是一种“生物催化剂”，能降解特定的高分子材料，对各类织物进行煮练和生物整理可获得良好的效果；同时，酶在使用过程中不会像传统使用的碱产生有害副产品，排放也不会污染环境。各种类型的酶有不同的用途：“淀粉酶”特别适用于色织布退浆；“蛋白酶”适用于羊毛的防毡缩整理和丝绸的酶精练；“纤维素酶”可用于靛蓝牛仔服的酶洗和棉、Tencel、粘胶、黄麻、亚麻及其混纺织物的生物整理；“果胶酶”和“纤维素酶”混合使用可去除棉织物上的棉籽壳并提高白度。生物酶处理基本上可以在常规的间歇式或连续式前处理设备上完成。以针织物和机织物的生物酶煮练为例，针织物通常在液流染色机上进行，便于控制温度和时间，达到酶煮练的要求；机织物可采用轧卷或轧蒸设备，轧卷易掌握退煮的时间和温度，而轧蒸工艺温度高、时间短，和酶煮练工艺所要求的时间长、温度较低（60 ℃之内）恰恰相反，因此，要适应酶煮练的要求，须在设备流程中增加一组J型容布箱，以延长酶作用的时间。以上各方面从某种程度上代表了世界染整机械的发展趋势。特别是质量与自控、节能与环保，更是染整机械行业不懈的追求目标。二、我国染整机械工业的明显不足本人从事染整机械设计与开发已有30多年时间，亲眼目睹了我国染整机械的成长与发展。特别是上个世纪80年代改革开放以来，通过技术引进、合作生产等多种途径，染整机械的总体水平有了很大的提高，在国内外市场的占有率日益扩大。然而，与世界先进水平相比，毕竟还存在一定的差距，比较突出的有2个方面。 1．产品开发缺乏创新性过去，染整机械大多局限于测绘仿制，对有些机构或参数只知其然而不知其所以然，从而影响了产品的技术水平，而且始终只能落在世界潮流的后面。中国加入WTO之后，涉及到专利权等各种知识产权，仿制这条路已行不通。为此，本人认为，必须通过3个三结合，即：新工艺、新助剂、新设备三结合；新技术、新材料、新结构三结合；产、学、研三结合。多角度、全方位地发挥各种技术优势，突破传统的技术框框，进行多学科的横向交流，要把重点放在研制有特色的节能环保型产品上，自行开发出具有我国自主知识产权的高水平染整机械。 2．传感技术和在线检测差距很大除了一些常规的项目如速度、温度、液位等参数的测控外，专用的在线监控项目如色差检测等，国内目前尚处于起步阶段，在很大程度上限制了染整机械机电一体化水平的提高，也影响了织物的最终加工质量。当然，这牵涉到国家的总体工业水平。因此，除了加大各行业间的紧密合作，通过一定的科研投入进行重点攻关开发研制外，直接将国际上成熟的传感和测控技术为我所用也不失为一捷径所在。