Способ непрерывной окраски нитей основы и устройство для осуществления способа - RU2175698C2

Чертежи

Описание

Изобретение касается способа непрерывной окраски нитей основы, в частности, хлопчатобумажных нитей основы, индиго или другими группами красителей, которые после пропитки и отжима для проявления и фиксации требуют окисления или термической обработки.

Известны красильные машины для окраски нитей основы индиго для голубой джинсовой ткани, которые состоят из соединенных, расположенных один за другим красильных резервуаров с отжимным устройством или из красильных плюсовок с относительно большим объемом раствора. Эти красильные резервуары или же плюсовки применяются также для окраски сернистыми или кубовыми красителями для черной и цветной джинсовой ткани. Для решения проблем процесса окраски и для достижения лучшего использования красителя известно, что в красильные машины для окраски нитей основы могут быть интегрированы дополнительные блоки, состоящие из красильной плюсовки с ванной малого объема и последующим запарником, следовательно, блоки, которые не могут применяться для основного производства окраски в индиго.

Известные красильные резервуары с отжимным устройством или красильная плюсовка состоят из простых проходных барок, в которых подлежащая окраске основа пропитывается за счет того, что ее пропускают и поворачивают через несколько цилиндров или валков и/или отклоняющих роликов, которые находятся под раствором, и после этого отжимают. Участки основы под раствором и, таким образом, время пребывания в красильном растворе определяется числом валков под раствором и отклоняющих роликов и их расстоянием относительно друг друга. Такое красильное устройство описано, например, в EP 0 361 098.

Так как скорость основы при окраске индиго предварительно задана и практически не изменяется, то время погружения и объем раствора здесь постоянны и, таким образом, зависят только от конструкторского исполнения красильного резервуара.

За счет растущего спроса на индиго-голубые джинсовые материалы с различной устойчивостью к стирке и различной глубиной оттенков при окраске индиго от светло-голубого до суперсинего, а также растущей товарности черной и цветной джинсовой ткани необходима более высокая изменчивость.

Различная глубина оттенков, например, при обычных устройствах для крашения индиго для более светлых цветовых тонов применения меньшего количества красильных резервуаров. Для цвета темных тонов необходимо большее количество расположенных друг за другом красильных резервуаров. При темном оттенке применяются чаще всего шесть красильных резервуаров вместимостью соответственно до 2500 л красителя. Это означает, что для изготовления различной глубины оттенков обычные устройства для крашения индиго должны быть переоборудованы. В соответствии с желательным оттенком цвета должно вводиться или же изыматься больше красильных резервуаров и нагнетаться или же откачивается больше красителей. Временно ненужный краситель, который может составлять несколько тысяч литров, должен быть слит или отправлен на расходный склад.

При известном устройстве петлистой окраски необходим только один окрашивающий раствор, через который многократно проводится наложенный один на другой свод нитей основы, для темных оттенков индиго четыре или пять раз.

Уже предлагалось также для уменьшения расхода красителя между ванной погружения и устройством отжима выполнять участок мокрой выдержки, размещенный в закрытом от доступа воздуха с помощью впускного и выпускного шлюзовых отсеков для свода нитей основы и заполненном обедненным кислородом воздухом или же свободным от кислорода газом корпусе. Такие устройства описаны, например, в DE OS 43 42 313 и в патенте США 3 981 680.

Отличные от индиго голубого оттенки цвета получаются с помощью других групп красителей, чаще всего, сернистых или кубовых красителей. Эти, а также остальные группы хлопчатобумажных красителей, такие как реактивные и прямые красители, имеют для хлопка различное сродство, чаще всего более высокое, чем индиго. Сродство к тому же в значительной мере находится под влиянием температуры окраски, оно может значительно отличаться при различных группах красителей. Так, например, сродство и расход красителя индиго увеличивается с уменьшением температуры, в то время как при других группах красителей оно чаще всего повышается с повышением температуры.

За счет охлаждения окрашивающих растворов индиго при обычных красильных машинах можно было бы добиться большего сродства и использования красителя, но на основании большого числа красильных резервуаров и большого количества красителя это было бы экономически невыгодным.

Другая проблема, которая возникает при обычных и красильных машинах, состоит в том, что за счет сродства краситель вытягивается из окрашивающего раствора.

Это приводит к тому, что начало партии окрашено темнее, чем конец свода нитей основы, что тем самым появляется так называемый "подтек с головы на хвост". Это опасное явление, которое может сказываться на нескольких тысячах метров подлежащей окраске основы, появляется особенно при больших устройствах с большим объемом окрашивающего раствора, которые приводят к длинным подтекам краски.

Поэтому целью изобретения является устранение недостатков обычных способов непрерывной окраски нитей основы, в частности, хлопчатобумажных нитей основы, индиго или другими группами красителей, которые после пропитки и отжима для фиксации требуют окисления или термической обработки. Прежде всего, должны быть существенно снижены необходимые объемы раствора, должны быть обеспечены экономически выгодные предпосылки для охлаждения или же нагревания красителя. При этом также время выдержки свода нитей основы в красильном устройстве должно быть изменяемым простыми конструктивными средствами и должна иметься возможность выбора для фиксирующей температуры от температуры ниже комнатной до температуры выше 100^oC.

Задачей изобретения является создание способа непрерывной окраски нитей основы, в частности, хлопчатобумажных нитей основы, индиго или другими группами красителей, который позволяет получить высокую изменчивость при окраске нитей основы различными оттенками цвета и различными группами красителей, а также устройства, которое выборочно при применении красителя индиго, сернистого или кубового красителя производит окрашивание в каждом случае при оптимальных условиях.

В соответствии с изобретением эта задача решается благодаря тому, что параллельно проводимый свод непереплетенных нитей основы пропускают через герметично закрытый красильный реактор, содержащий один или несколько наполненных красителем красильных резервуаров, через проходную барку или красильную плюсовку. Красильный реактор может быть использован для различных групп красителей, например, для индиго или сернистых и кубовых красок, причем он может быть приспособлен к оптимальным для соответствующих групп красителей технологическим условиям. Для этого после первоначального погружения свода нитей основы в свежий краситель его пропитывают и затем отжимают в находящемся в реакторе промежуточном отжимном устройстве. Через направляющие и отклоняющие валики после этого происходит фиксация выдержки при исключении кислорода без погружения или выборочно с повторным погружением в свежий краситель, причем время выдержки нитей основы в красильном реакторе может быть установлено переменным в соответствии с желаемым оттенком цвета и предъявляемыми к соответствующей группе красителей технологическими требованиями.

Так, свод нитей основы, например, для окраски индиго, после поступления в красильный реактор погружают в краситель индиго с содержанием раствора менее 300 л и с концентрацией 3 г/л. После отжима в промежуточном отжимном устройстве концентрацию в основе уменьшают примерно наполовину, так что в последующее время выдержки свода нитей основы в реакторе на хлопчатобумажные нити может быть нанесена еще имеющаяся высокая концентрация 3 г/л. Для повышения коэффициента отдачи красителя и для уменьшения числа необходимых красильных резервуаров время выдержки свода нитей основы в красильном резервуаре и охлаждение красителя может быть установлено переменным. Далее, для экономии красителя концентрацию раствора в выходном резервуаре (2в) устанавливают такой низкой, чтобы после отжима на основе находилось лишь небольшое количество незафиксированного красителя, вымываемого в последующей ванне промывки. Кроме того, во избежание окисления красителя в герметично закрытом красильном реакторе вводят инертный газ, например, азот.

Для окраски нитей основы, в частности, хлопчатобумажных нитей основы, сернистыми или кубовыми красками, находящиеся в красильных резервуарах сернистый или кубовой красители могут быть подогреты и внутреннее пространство реактора может быть нагрето водяным паром.

Красильным реактором в соответствии с изобретением является закрытый сверху резервуар, который на своем нижнем конце имеет отверстия для впуска и выпуска свода нитей основы. Ниже красильного реактора размещены резервуары для красителя, в которые погружен нижний раскрыв реактора. Эти резервуары образуют в то же время водный замок с направляющими и отклоняющими валками, которые уплотняют красильный реактор относительно окружающего пространства и через которые подводится и отводится свод нитей основы. Для съема избыточного красителя в красильном реакторе размещены регулируемые пары роликов, предпочтительно из покрытых тефлоном стержней. Дополнительно во впускном лотке может размещаться крутое устройство отжима, которое отжимает еще содержащийся в поступающем своде нитей основы воздух. Эти резервуары оборудованы двойными днищами, посредством которых краситель индиго может быть охлажден, а другие окрашивающие растворы, например, сернистый краситель, могут быть нагреты. В красильном реакторе размещено промежуточное отжимное устройство, давление отжима которого может быть установлено переменным до отсутствия давления. Вместо промежуточного отжимного устройства или дополнительно к нему могут быть установлены пары роликов, которые при открытом отжимном устройстве снимают избыточный краситель и, таким образом, устраняют капание красителя. Пары роликов могут быть переставлены и расположены так, чтобы свод нитей основы производил более или менее выраженную S-кривую или Z-кривую. За счет размещенных внутри красильного реактора направляющих и отклоняющих валков, которые могут перемещаться вертикально во внутреннем пространстве, может укорачиваться или удлиняться время выдержки свода нитей основы в соответствии с технологической необходимостью.

Под красильным реактором размещена гидравлическая система труб для загрузки реактора красителями. Эта состоящая из подводящих труб с размещенными в них насосами, а также несколькими клапанами циркуляционная система служит для циркуляции пропитывающего раствора или же красителя и, при соответствующей необходимости, добавочной дозировки более высококонцентрированной последующей порции.

Другие постановки задачи, отличительные признаки, детали и преимущества заявленного способа, а также заявленное устройство для его осуществления следуют из последующего описания примеров исполнения с помощью прилагаемого чертежа.

На фиг. 1 показан красильный реактор в разрезе, вид сбоку;
фиг. 2 - красильный реактор в соответствии с фиг. 1 с укороченной втяжкой нитей основы;
фиг. 3 - красильный реактор по фиг. 1 при окраске минимальным количеством красителя;
фиг. 4 - красильный реактор по фиг. 1 при окраске максимальным количеством красителя.

Примерно представленный на фиг. 1 красильный реактор 1 представляет собой закрытый сверху резервуар. На своей нижней стороне он имеет три красильных резервуара 2а, 2б, 2в, которые наполняются красителем. Резервуары 2а и 2в являются в то же время водными замками, то есть нижняя часть боковых стенок красильного реактора 1 после наполнения резервуаров 2а и 2в красителем вдается в него, так что устраняется поступление окружающего воздуха, в особенности, кислорода воздуха, в красильный реактор 1. Дополнительно в резервуаре 2а, выполненном в форме впускного лотка, может быть размещено другое отжимное устройство 3в, которое выжимает воздух, еще содержащийся в поступающем своде нитей основы. Кроме того, резервуары 2а и 2б содержат двойные днища 7а и 7б, посредством которых красители могут охлаждаться (при индиго) или же нагреваться (например, при сернистом красителе).

В красильном реакторе 1 находится промежуточное отжимное устройство 3а, которое может отжимать нити основы настолько, что не возникают никакие "подтеки раствора" при дальнейшем прохождении нитей основы. С помощью этого промежуточного отжимного устройства 3а за счет регулируемых прижимных роликов давление при отжиме на свод нитей основы может изменяться до отсутствия давления.

Вместо промежуточного отжимного устройства 3а или дополнительно к нему могут применяться пары роликов A₁, A₂, которые при открытом отжимном устройстве снимают избыточный краситель и, таким образом, устраняют капание красителя. Пары роликов A₁ и A₂ могут регулироваться и размещены так, что свод нитей основы должен описывать более или менее выраженную S-кривую или Z-кривую.

В красильном реакторе 1 непосредственно над резервуарами 2а и 2в находятся направляющие и отклоняющие валики 4а, 4б, 4в. Они являются так называемыми валками под раствором водных замков. Посредством других предусмотренных в красильном реакторе 1 направляющих и отклоняющих валиков 5а-5ж происходит прохождение свода нитей основы через красильный реактор 1. Эти направляющие и отклоняющие валики 5а-5ж являются так называемыми ребристыми валками. Ребра 11 этих валков устраняют возможное перекрещивание нитей. Ребристые валки остаются свободными от волокон и грязи, благодаря чему устраняются обрывы нитей. Далее эти направляющие и отклоняющие валки 5а, 5б, 5в и 5ж могут быть переставлены по вертикали в реакторе, благодаря чему может изменяться длина нитей основы. В примере в соответствии с фиг. 1 длина втяжки K1 составляет 16 м. В примере согласно фиг. 2 показана укороченная втяжка K2, она имеет длину 7 м.

Крышка реактора 8 имеет возможность нагрева и размещена наклонно, тем самым устраняется падение капель. Далее красильный реактор 1 может нагреваться паром посредством кольцевой паропроводной трубы 9.

В случае горячей фиксации паром, например, при сернистых красителях, избыточный пар отводится через отводную трубу 10. Отводная труба 10 имеет регулировку высокого давления, т.е. она открывается при определенном предварительно заданном давлении пара.

На фиг. 3 и 4 представлены гидравлическая система труб и загрузка реактора красителями.

Подвод красителей происходит посредством подводящего устройства 11а. Равномерность приточного раствора, концентрация которого выше концентрации пропитывающего раствора, обеспечена тем, что он течет через горизонтальный затвор равномерно по всей ширине реактора в первый красильный резервуар 2а. Объем красителя в этом первом резервуаре 2а составляет, например, 150 л.

Сток красителя может выборочно происходить через перелив 116 или перелив 11в в зависимости от того, какие красильные резервуары, по мере надобности, содержат краситель. Здесь также обеспечена равномерность стока по всей ширине реактора за счет горизонтальных затворов.

Перелив отжатого и обедненного красителя, находящегося вне красильного реактора 1 основного отжимающего устройства 3б, происходит через выпуск 11г.

Очень важная для равномерной окраски циркуляция пропитывающего раствора или же красителя в случае выбора малого объема красителя 150 л обеспечивается через систему циркуляционного трубопровода 12а и 12б циркуляционным насосом 14, который имеет переменную мощность нагнетания от 600 до 6000 л/ч. В случае выбора пропитки в обоих красильных резервуарах 2а и 2б с объемом красителя 150 л в первом резервуаре и 80 л во втором резервуаре циркуляция раствора через вторую циркуляционную систему 12а и 12в происходит также с помощью циркуляционного насоса 14.

Управление выбором малого или большого циркуляционного контура красителей происходит через клапаны 13а, 13б и 13в. Клапан 13е на сточной трубе устраняет скопление раствора в том случае, если выбран пустой резервуар.

Подпитка обедненного красителя главного отжимного устройства 3б в красильный реактор происходит через другую циркуляционную систему 12г и может регулироваться через клапан 13г.

Непрерывно необходимое повышение концентрации красителя требующимся по мере надобности количеством красителя и химикатов, которое забирается выходящими нитями основы, производится путем дополнительной дозировки более высококонцентрированной последующей порции через впускное устройство 16 дозирующим насосом 17, которое может регулироваться через клапан 13д. Это предварительное подмешивание последующей порции к обоим находящимся в циркуляционном контуре красителям, циркулирующему раствору и отжатому обедненному раствору главного отжимного устройства 3б происходит через смесительный резервуар 15 с объемом раствора 30 л, трубопроводы включены.

Таким образом, полный объем участвующего в красильном процессе красителя в предпочтительном примере при использовании только первого красильного резервуара 2а составляет
150+60+30=240 л.

При загрузке обоих резервуаров 2а и 2б общий объем составляет
150+80+60+30=320 л.

Само собой разумеется, возможны также другие полные объемы используемого красителя. Так, например, уменьшение может происходить за счет применения вытесняющих тел в красильных резервуарах или же увеличение за счет повышения притока и оттока и повышения уровня раствора.

Ниже с помощью примеров исполнения дано более подробное описание двух предпочтительных способов окраски.

Пример 1
При окраске индиго в стандартный морской голубой оттенок применяют краситель с полным объемом 320 л. Ванну для погружения заправляют индиго 3 г/л и приготовляют необходимое количество натрового щелока и гидросульфита в качестве восстановителя для восстановления красителя.

После наполнения обоих красильных резервуаров 2а и 2б и резервуара 2в основного отжимного устройства 3б, последний в разбавлении 1:1, вводят в обращение краситель через циркуляционную систему 12в, 12а и насос 14.

Положение клапанов является следующим: клапаны 13а, 13в, 13г и 13д открыты, клапан 13б закрыт.

Скорость окраски, благодаря большой втяжке нитей (16 м), может составлять до 50 м/мин и может соответственно регулироваться.

Пропитывающий раствор при этом примере целесообразно охладить до 15^oC, благодаря чему существенно повышается сродство индиго с хлопчатобумажной нитью. Кроме того, благодаря этому устраняются обусловленные окружающей средой изменения температуры внутри красильного реактора.

Подпитку подготовленной последующей порции 80 г/л индиго необходимыми химикатами производят пропорционально прошедшему весу нитей основы. Управление дозировкой принимает на себя персональный компьютер (ПК), который измеряет поступающий метраж нитей основы, пересчитывает на вес за единицу времени (например, 18 кг/мин) и затем пропорционально дозирует количество последующей порции. В этом примере для 2%-ной окраски при концентрации последующей порции 80 г/л индиго добавляют раствор последующей порции 4,5 л/мин.

При выборе самой длинной втяжки 16 м становится максимально возможным использование красителя, а также устойчивость к стирке.

При выборе меньшей втяжки устойчивость к стирке снижается настолько, что вполне может потребоваться стиральная машина STONE.

Пример 2
При окраске сернистым красителем для черной или цветной джинсовой ткани, в принципе, поступают так же, как описано в примере 1, за исключением того, что при этом работу проводят только с первым красильным резервуаром 2а и, таким образом, полный объем уменьшается до 150+60+30=240 л.

Далее краситель нагревают, по меньшей мере, до 90^oC и внутреннее пространство реактора нагревают паром до 100-102^oC.

Втяжка нитей основы целесообразнее всего составляет 16 м, так как длительное время выдержки гарантирует наилучший выход красителя.

Реферат

Изобретение касается непрерывной окраски нитей основы, в частности, хлопчатобумажных нитей основы, индиго или другими группами красителей, которые после пропитки и отжима для фиксации требуют окисления или термической обработки, устраняют недостатки обычных способов непрерывной окраски нитей основы, в частности, за счет способа существенно снижается необходимый объем раствора. Посредством нового красильного реактора время выдержки свода нитей основы в красильном устройстве может устанавливаться переменным без необходимости увеличения объема раствора. За счет возможности обогрева или охлаждения красильного раствора может выбираться фиксированная температура от температуры ниже комнатной до температуры выше 100°С и, таким образом, могут создаваться оптимальные условия для всех способов окраски, обычных для всех нитей основы. Вследствие этого может быть уменьшено число операций погружения и окисления при окрашивании в индиго и, таким образом, с высокой гибкостью учитывается растущий спрос на индиго-голубые джинсовые материалы с различной устойчивостью к стирке и глубиной оттенков и для черной, и цветной джинсовой ткани. 2 с. и 19 з.п. ф-лы, 4 ил.

Формула