專利名稱：在織物束上均勻涂覆化學(xué)助劑和/或染料的染色方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型的染色方法和染色裝置，更具體地講，本發(fā)明涉及一種在染色過程中可以使化學(xué)助劑和/或染料更均勻地涂覆到織物束上的染色方法及其染色裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，織物可以采用不同的技術(shù)和方法進行染色。其中一種方法是將平面的織物引入到非連續(xù)的染色設(shè)備中，其中，平面的織物連接形成循環(huán)的織物束1(Warenstrang，或稱循環(huán)布匹)，在圖1所示的液流染色機中進行染色。該染色機筒體內(nèi)的儲布器4可以放置幾米到數(shù)百米的織物；該織物形成循環(huán)的織物束1。布軸2向上拉動織物束1，并使其通過噴嘴3。噴嘴3導(dǎo)入帶壓的傳輸介質(zhì)，傳輸介質(zhì)可以帶動織物的傳輸。一般來說，在液流染色機中采用水作為傳輸介質(zhì)，而且在水中加入染色過程所必須的各種化學(xué)助劑和染色劑。水、化學(xué)助劑和染色劑構(gòu)成了染液。在染色處理過程中，織物束充分地吸收由噴嘴噴出的染液。染液的一部分會附著在織物上，剩余的部分則匯總到染色機下部的染液槽5中。這一部分未被織物吸附的染液也可叫做游離染液，其可通過泵6經(jīng)噴嘴重新噴到織物上。在這種方法中，織物和染液是不斷循環(huán)的，而且主要在噴嘴處通過織物和染液的接觸，使得吸附在織物束上的染液與泵系統(tǒng)中游離的染液開始進行交換。染色的過程可以為幾分鐘到幾個小時，但織物的循環(huán)時間一般為幾分鐘，而整個處理過程中織物一般循環(huán)幾十到幾百次。
圖2所示則是現(xiàn)有技術(shù)中利用空氣作為傳輸介質(zhì)的新式染色機，即氣動式染色機。鼓風(fēng)機7從染色機筒體中吸入空氣，并將其壓入傳輸噴嘴3中。這樣，織物通過布軸和導(dǎo)入噴嘴的空氣而得以在染色機筒體循環(huán)。泵6將染液從染液槽5吸離，然后將其噴灑到織物上，噴灑的位置可以位于布軸前、布軸后、噴嘴前、噴嘴中或噴嘴后。氣動式染色機是根據(jù)氣體動力學(xué)原理工作的，其優(yōu)點是在停止加入染液時，仍然可以使織物循環(huán)或保持其循環(huán)。
上述兩種類型染色機的共同點是，在織物束和染液循環(huán)的同時，由于二者在噴嘴中的接觸，使得附著在織物束上染液和游離的染液達到濃度平衡。
對織物的加工處理通常是在不同的階段進行的，各種化學(xué)助劑和/或染料可以連續(xù)地加入到處理過程中。為此，在大多數(shù)情況下，除染色機外，還要使用一個容器8，如圖3所示。在容器8中裝入所需的物質(zhì)(通常用水稀釋或者用水溶解)，然后通過泵9將這些物質(zhì)導(dǎo)入到泵回路或者染液槽中。這意味著這些物質(zhì)不是直接到達織物束上的，而是先與游離的染液混合。接著，在下一步中，于染色機內(nèi)，通過織物和染液的循環(huán)，在已經(jīng)附著在織物上的染液和游離的染液之間進行濃度交換。只要這些加入的物質(zhì)(處理劑或叫添加劑)處于附著在織物上的染液中，它們自己也就可以到達織物束上了。因而，外部加入的物質(zhì)要先繞彎路，才能到達織物束。
染色中一個重要的質(zhì)量指標(biāo)就是在整個織物束上染料的均勻?？椢锏娜魏稳旧^程或處理過程都應(yīng)做到基本上看不出色調(diào)差別。顯而易見，只有在整個染色過程中在織物束的每一處都存在相同多的染料時，才能達到這一點。附著在織物上的染液的染料濃度不同，就會提高染色不一樣的風(fēng)險，或者提高織物不同位置處色調(diào)不同的風(fēng)險。另一方面，人們必須注意染色機內(nèi)發(fā)生的過程。正如前面所述，這種結(jié)構(gòu)決定了導(dǎo)入的物質(zhì)不是直接地到達織物上，而是要先繞彎路，才能到達織物上。
為了使導(dǎo)入的物質(zhì)盡可能均勻地分布到織物上，人們已提出了不同的方法來解決這一問題。下面是其中的一些主要方法A、一體法染色所需要的所有物質(zhì)(處理劑)都從一獨立的外部容器中泵入到染液槽中，然后與泵出的染液一起分布到織物上。有時，染液槽中的染液也可部分地泵回到該外部容器中，與新鮮的處理劑混合后，再導(dǎo)入染色機中，而這主要用于棉花織物的染色處理中。
B、計量法控制加入量在該方法中，需要加入的物質(zhì)在較長的一段時間內(nèi)(織物的多個循環(huán)中)，從外部的容器中逐步加入到染色機中。添加時，可以采用不同的添加曲線(如圖4所示)。在線性的添加曲線中，整個添加過程中，單位時間內(nèi)的加入量是恒定的，而在遞加的添加曲線或遞減的添加曲線中，單位時間內(nèi)的加入量是變化的。
C、通過控制染液泵實現(xiàn)均勻分布的方法該方法可看作是一體法和計量法的結(jié)合。開始時，在容器中準(zhǔn)備好含有各添加物質(zhì)的浴液，以便添加到染色機的染液槽中。之后，將游離的染液，以類似計量法的方式，通過相應(yīng)的泵控制，在幾次織物循環(huán)中，將其涂覆到織物上。這樣，就可以盡可能快地、以盡可能高的和盡可能均勻的濃度，使添加的物質(zhì)到達附著的染液中，從而到達織物中。
在認識了游離染液和附著染液之間的交換過程以及染色設(shè)備的某些特定參數(shù)后，人們就可能計算出附著在織物上的染液的濃度，從而可以描繪出可能得到的結(jié)果。
圖5是一體法中染色劑的添加分布曲線。該圖中顯示了在多個循環(huán)過程中附著在織物上的處理劑的濃度，其中，左邊是織物束循環(huán)的開始之處，而右邊則是織物束的結(jié)束之處。染色處理時，織物束之間要間隔一定距離，并按整個長度展開。因此，該圖顯示了處理劑涂覆在織物束全長度上的濃度。為了能顯示較長時間內(nèi)的處理過程(交換過程)，則在一幅圖中給出了多個循環(huán)過程的濃度分布。從圖中可以看到，在第一次循環(huán)時，織物束的開始之處具有非常高的濃度，而到了織物束的結(jié)束之處，其濃度下降地非常大。在第二次循環(huán)時，這種劇烈的濃度變化已經(jīng)大大緩和，然而濃度變化還是相當(dāng)大。在第三次循環(huán)時，濃度幾乎是一致的，而第四次循環(huán)時，就得到了相當(dāng)令人滿意的結(jié)果。現(xiàn)在可清楚地發(fā)現(xiàn)，對于效果不好的染色方法來說，第一次循環(huán)時較高的濃度差別會造成染色的不均勻，而這種不均勻是后續(xù)的處理過程無法校正回來的。
圖6顯示了織物束前5次循環(huán)時計量加入染料的情況。每次循環(huán)的濃度不斷增加。其中，織物束開始端和結(jié)束端的濃度差別不再很大。而在第七次循環(huán)時就可達到可接受的分布效果?？偲饋砜?，其結(jié)果得到明顯改善，這也從染色工作中得到證實。
圖7顯示的是通過適當(dāng)控制染液泵而得到的染料涂覆情況。在第一次循環(huán)時織物束始端和結(jié)束端的濃度差別特別高。但在第二次和第三次循環(huán)時，其分布結(jié)果就可接受。實驗表明，這種方法常?？梢缘玫捷^好的結(jié)果。
不過，所有這些方法都將注意力直接集中在處理劑的涂覆上，而沒有考慮到隨后發(fā)生的過程。
而且，上述所有的方法都基于如下的假設(shè)在處理劑的涂覆過程中，不發(fā)生析出(Badauszug)。事實上，染料涂覆后不久，染料就開始從附著在織物上的染液中向織物本身遷移(Uebergang)。圖8解釋了這一過程。第一次循環(huán)時，附著在織物上的染液在整個織物束上是100％均勻分布的。但在第二次循環(huán)中已經(jīng)顯示，染料的濃度沿向著織物束結(jié)束端的方向降低。其原因是染料遷移到織物纖維上。這意味著，在處理劑涂覆時，不僅要考慮涂覆本身，還要考慮處理劑向著織物纖維的遷移。
為此，有必要開發(fā)一種新型的染色方法和染色裝置，其考慮染色處理中發(fā)生的全部過程，從而可在整個處理過程中，使各種處理劑(添加劑)盡可能地均勻分布到織物上。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種染色方法和染色裝置，其能夠考慮到染色機中發(fā)生的所有過程，從而盡可能均勻地將化學(xué)助劑和/或染料等各種添加劑分布或涂覆到織物上。
一方面，為了實現(xiàn)上述的發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種用染液對織物進行染色的方法，該方法是在非連續(xù)工作的染色機中進行的，在該染色機內(nèi)織物束被接合為連續(xù)的織物束，并進行循環(huán)，而且織物束的傳輸是完全地或部分地在染液的沖擊作用下實現(xiàn)的，其中，在整個處理過程中，染液泵是在計算模型的控制下驅(qū)動的，使得添加劑在織物束上盡可能均勻地分布。
按照本發(fā)明的方法，在處理過程中計算模型計算并控制染液泵的電源頻率，從而控制染液泵的轉(zhuǎn)速，進而控制通過所述染液泵抽出的染液量。
上述的方法中，染液泵可以從染色機的染液槽和/或染色機外部的容器中抽取染液；處理過程中剩余的染液可以被導(dǎo)入染色機的染液槽和/或染色機外部的容器中。當(dāng)然，也可以通過調(diào)整計算模型，使處理過程中基本不產(chǎn)生剩余的染液。
控制電源頻率的計算模型可以是程序控制的，設(shè)計時要考慮整個染色過程的所有重要參數(shù)和環(huán)境狀態(tài)參數(shù)等。一方面，該模型要處理那些對于在游離染液和附著染液之間達到濃度平衡來說重要的數(shù)據(jù)，另一方面，還要處理對于織物本身來說重要的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)也可以通過在線的傳感器予以檢測。例如，這些數(shù)據(jù)包括但不限于涉及下列方面的數(shù)據(jù)·染液循環(huán)的染液量、輸入的染液量、溫度、染色機的液面、傳導(dǎo)性、pH值·織物長度、重量、表面裝飾、基質(zhì)、速度、循環(huán)時間·泵轉(zhuǎn)速、額定功率、輸送量、輸送壓力·添加劑析出速率、濃度、溶解度、比重當(dāng)然，計算模型在進行計算時也可以利用經(jīng)驗數(shù)據(jù)代替在線測量的數(shù)據(jù)作為初始變量。例如，來自染料生產(chǎn)商的某些關(guān)于染料析出行為的數(shù)據(jù)可以編入程序中。同樣，也可以利用已知的、足夠準(zhǔn)確的估計數(shù)值來代替精確測量的數(shù)值。
另一方面，本發(fā)明還提供了一種實現(xiàn)上述方法的染色裝置，該染色裝置包括非連續(xù)工作的染色機，在該染色機內(nèi)織物束被接合為連續(xù)的織物束，并進行循環(huán)，而且織物束的傳輸是完全地或部分地在染液的作用下實現(xiàn)的；其中，該染色裝置中的染液泵采用變頻泵，該變頻泵被一計算模型按預(yù)先設(shè)定的程序予以控制。
在上述染色裝置，通過對泵進行智能化控制，進而實現(xiàn)對整個染色過程中附著在織物上的染液進行控制，使得沿織物束長度方向上濃度差盡可能小。其控制原理是利用頻率調(diào)整器(變頻計)來調(diào)節(jié)染液泵的轉(zhuǎn)速、進而調(diào)節(jié)其流速。而頻率調(diào)整器則可以通過被上述程序控制的計算模型予以控制。
在本發(fā)明的染色裝置中，染液泵可以從染色機的染液槽抽取染液，也可以從染色機外部的容器中抽取染液，或者抽取的是染液槽中染液和外部容器中染液的混合液；而處理過程中剩余的染液則可被導(dǎo)入染色機的染液槽和/或染色機外部的容器中。當(dāng)然，也可以通過調(diào)節(jié)頻率調(diào)整器，使處理過程中基本不產(chǎn)生剩余的染液。
對比現(xiàn)有技術(shù)的圖5-8和本發(fā)明的圖9可以發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明染色方法和染色裝置能夠使化學(xué)助劑和/或染料等各種添加劑更均勻地涂覆到織物束上。本發(fā)明在對染色過程和染色機深入認識的基礎(chǔ)上，形成了用于控制的計算模型，該計算模型通過控制變頻泵的頻率，可為均勻染色獲得最佳條件。
下面結(jié)合附圖，采用具體的實施方式來對本發(fā)明作進一步地描述。在參照本發(fā)明的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員無需創(chuàng)造性勞動的前提下，就可對本發(fā)明的實施方式進行適當(dāng)?shù)母淖兓蚋倪M。但只要是不脫離本發(fā)明的精神和宗旨，任何改變或改進仍在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中液流染色機的示意圖。
圖2是現(xiàn)有技術(shù)中氣動式染色機的示意圖。
圖3是現(xiàn)有技術(shù)中帶外部容器的染色機的示意圖。
圖4是現(xiàn)有技術(shù)中計量法的添加曲線分布圖。
圖5是現(xiàn)有技術(shù)中一體法的添加曲線分布圖。
圖6-圖8是現(xiàn)有技術(shù)中各種泵控制法的添加曲線分布圖。
圖9是本發(fā)明中的泵控制法的添加曲線分布圖。
具體實施例方式
在本發(fā)明技術(shù)方案的一種實施方式中，可以采用具有圖3所示基本結(jié)構(gòu)的染色機，其包括耐壓的筒體、布軸2、傳輸介質(zhì)噴嘴3、儲布室4、染液槽5、染液泵6等，還可進一步包括外部容器8和泵9?？椢锸?在染色機筒體內(nèi)接合成可以循環(huán)的織物束1的環(huán)。布軸2向上拉動織物束1，并通過噴嘴3導(dǎo)入帶壓的染液。這樣，織物通過布軸2和導(dǎo)入噴嘴3的染液而得以在染色機筒體循環(huán)。染液泵6將染液從染液槽5吸離，然后通過噴嘴3噴灑到織物束1上。其中，染液泵6是變頻泵，其頻率可以通過變頻計進行調(diào)變，該變頻泵被一計算模型所控制，并通過改變頻率而使得泵的轉(zhuǎn)速改變，從而控制其抽入量。計算模型通過程序控制，該程序中考慮有關(guān)染液、織物、泵以及添加劑等的各種變量。
圖9顯示了本發(fā)明中各種添加劑的分布曲線，可以發(fā)現(xiàn)，在每次循環(huán)中，添加劑在整個織物束的長度內(nèi)添加劑濃度基本上都是非常均勻的。這樣，在整個的織物表面上，可以達到均勻的染料析出以及均勻的染料涂覆。而且，這種均勻分布與涂覆的染液是來自于染色機的染液槽5、還是來自于染色機外部的容器8沒有關(guān)系。
在整個染色處理過程中或只是在其某些階段中，可以對染液泵6的轉(zhuǎn)速進行調(diào)節(jié)，這取決于計算模型的初始賦值及隨后所得的結(jié)果。
權(quán)利要求
1.一種用染液對織物進行染色的方法，該方法是在非連續(xù)工作的染色機中進行的，在該染色機內(nèi)織物束被接合為連續(xù)的織物束，并進行循環(huán)，而且織物束的傳輸是完全地或部分地在染液的沖擊作用下實現(xiàn)的，其特征在于，在整個處理過程中，所述的染液泵是在計算模型的控制下驅(qū)動的，使得添加劑在織物束上盡可能均勻地分布。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述染液泵是電源頻率可以改變的變頻泵，處理過程中所述的計算模型控制該變頻泵的電源頻率，以控制其轉(zhuǎn)速，進而控制其輸出的染液量。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在染色處理過程中，所述的染液泵是從所述染色機的染液槽和/或染色機外部的容器中抽取染液的。
4.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在染色處理過程中剩余的染液被導(dǎo)入所述染色機的染液槽和/或染色機外部的容器中。
5.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在染色處理過程中沒有產(chǎn)生剩余的染液。
6.一種用于權(quán)利要求1-5之一所述方法中的染色裝置，該染色裝置包括非連續(xù)工作的染色機，在該染色機內(nèi)織物束被接合為連續(xù)的織物束，并進行循環(huán)，而且織物束的傳輸是完全地或部分地在染液的作用下實現(xiàn)的；其特征在于，該染色裝置中的染液泵采用變頻泵，該變頻泵被一計算模型按預(yù)先設(shè)定的程序予以控制。
7.如權(quán)利要求6所述的染色裝置，其特征在于，所述的染液泵是從所述染色機的染液槽和/或染色機外部的容器中抽取染液的。
8.如權(quán)利要求6所述的染色裝置，其特征在于，在染色處理過程中剩余的染液被導(dǎo)入所述染色機的染液槽和/或染色機外部的容器中。
9.如權(quán)利要求6所述的染色裝置，其特征在于，該裝置在染色處理過程中沒有產(chǎn)生剩余的染液。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種在非連續(xù)工作的染色機中進行染色的染色方法和染色裝置。在整個處理過程中，染液泵是在計算模型的控制下驅(qū)動的，而且該染液泵是電源頻率可以改變的變頻泵。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的染色方法和染色裝置可以使得添加劑在織物束上盡可能均勻地分布在織物束中。
文檔編號D06B23/24GK1824875SQ20051011988
公開日2006年8月30日 申請日期2005年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月17日
發(fā)明者卡爾·考迪斯 申請人:德科國際有限公司