用于靛染色的装置和方法

本发明涉及一种装置和用靛染色的方法，经纱和/或织物连续受到 靛的作用。

使有色靛与众不同的一个特征是，靛应用于棉纱时需要特殊的染 色方法。

实际上，从使用植物染料的时代到100多年后由合成物制成的染 料的今天，靛染色方法保持未变。

实际上，为了便于应用，具有相对小分子和用于纤维素纤维的低 的亲和性的这种染料必须不仅在碱性溶液(隐色体)中减少，还需要 带有交替的挤压和随后的空气氧化的各种浸渍；实际上，中色或深色 的色泽仅通过纱线受到第一染色方法(浸渍、挤压、氧化)作用获得， 紧随第一染色方法之后是几个套染(overdyeing)的过程，所述套染 过程的次数取决于所需的色泽的暗度及颜色的厚实度(degree of color solidity)。

对于靛，最广泛地被应用的染色技术在于在多级设备上进行棉经 线织物的连续染色。

每个阶段包括在相对低的温度下用隐色体溶液对纱线进行浸渍， 在挤压之后，随后的空气中的通道允许隐色体氧化，变蓝并随后变成 不可溶性的。

在被染色的纱线再次在隐色体中浸渍之前，应用到纤维的靛必须 是不可溶的形式的，以防止已经被纱线吸收的部分染料减少，相反允 许染料用随后的颜色色泽的增强作用进行恢复。

这解释了染色设备结构数据的重要性，该结构数据的功能参数必 须考虑这种染料的特殊性能。

用靛对用于粗斜棉布织物的经纱连续染色主要根据两种系统(绳 状染色系统和平幅连续染色系统)以每分钟20至40米不等的速度实 现。

绳状染色系统发明于上个世纪20年代前后，并仍然保持不变，在 该绳状染色系统中，大约300/400根经线结合形成绳，该绳卷绕形成 球，且12/36个球被放置在染色机的入口处，使得相关的绳可以同时 经过染槽，然后这些绳在大锅中被干燥并分层。

这些绳随后被打开并形成经轴(beam)，且以如此数量形成经纱 的经轴进入到浆纱机并因此形成织轴；总之，这因此不是连续的系统。

另一方面，于上个世纪70年代发明的平幅连续染色系统总体上说 完全是连续的系统，因为它同时完成染色和上浆。

实际上，约250/400根经线的经轴形成经线段(warp fraction)， 这些经轴中的10/16个被放置在染色机的入口，以形成全部的经线， 该全部经线经过染槽，然后直接进入与染槽在线相连的浆纱机；实际 上，最初是分段的经轴在连续染色和上浆之后得到织轴。

虽然当用靛染色时上述的两个系统基本上不同，然而它们由使用 相同的染色方法而相连，该染色方法基本包括如已经说明的重复多次 的三个操作阶段：用减少的染料浸渍纱线、挤压以消除过多的润湿和 通过将已染的纱线的染料暴露在空气中氧化。

这种靛染料的典型的特殊染色方法显示了考虑一些与浸渍和氧化 时间相关的基本参数相当重要，以允许染料浸渍并均匀分布在纱线的 皮层(环染)，并且，在理想挤压之后、进入随后的槽以恢复(即颜色 色泽的增强作用)之前完全氧化。

不幸的是，连续用靛染色不仅受到这些参数的影响，也受到与每 单个设备的不同的物理化学背景相关的许多其它因素的影响，以及受 到该设备安装的环境条件，如温度、空气的相对湿度、通风条件、高 度等的影响。

另外，不同的染色条件(例如：槽的数目、槽的容量和浸渍的米 数、挤压压力、吸收率(pick-up)、染浴液循环的类型和速率、靛自 动加料系统的类型和准确度、连二亚硫酸钠和苛性钠等)以及染浴液 的不同条件(例如：温度、浓度、pH值、氧化还原电势等)不仅决 定性地影响染色结果如更大或更小的染色强度、厚实感、皮层性等， 还相当大地有助于决定在经过服装通常经受的洗涤和增强处理后所产 生的服装的最终外观。

需要指出的是，与其它的染料组相反，其它的染料对棉的亲和性 随温度的升高而增大，对于靛，由于染色的较高的皮层性，亲和性和 颜色的强度随温度的降低而增大。

更具体地，用于用靛连续染色的机器通常包括2/4个预处理槽， 6/10个染槽和2/4个最终的洗涤槽，所有这些槽都配有挤压组，以消 除过多的润湿，并且染槽也配有若干组在空气中用于氧化的辊。

染槽是开放类型的，在绳状染色系统中，每个染槽均有染浴液容 量约3000/3500升并容纳约8/11米的纱线，而在平幅连续染色系统中 容量从800到1500升不等，容纳约4/6米的纱线；这些染浴液的量确 定了循环中的总的染浴液体积，该体积可分别达到约30,000升和15， 000升。

包括在每个槽中的染浴液是连续再生的，以保证在每个槽中浓度 的均匀；该循环通常由各种已知的带有离心泵的管道系统实现，该离 心泵具有高流量和低的流行以避免湍流。

不幸的是，尽管做出所有相关的预防措施，染浴液的这种运动仍 引起其表面的连续交换，由于槽向上打开的，所述表面与空气相接触， 因此引起氧化及随后的包含在其中的减少的药剂(即连二亚硫酸钠和 苛性钠)的贫乏，这在甚至更大程度上随着染浴液温度的升高而减少。

然而有许多氧化阶段，这些氧化阶段是染色周期必须的部分，并 且实际上这些氧化阶段以约30/40米的纱线暴露在空气中而存在，这 些纱线从6/10个染槽中的一个到另一个用隐色体浸渍，并因此用于浸 渍总共数百米，这与上面所述的相比更大程度上地使得染浴液的相同 成分贫乏，纱线用该成分使自身被浸渍。

这导致需要用由上述氧化所毁坏的连二亚硫酸钠和苛性钠的量来 连续地重新建立染浴液，以使染浴液在用于最好的染色量的最佳化学 条件下保持不变，并保证恒定和可重复的结果；这些连续的条件意味 着重大的经济成本，它们增加了具有随后染色问题的染浴液的盐浓度， 而且还产生了最终洗涤水的大量的污染。

在浓的隐色体的条件下，染料还必须以必要的量自然连续且恒定 地添加到染浴液，以获得所需的颜色的色泽。

许多系统可以被用来连续地对靛染料(连二亚硫酸钠和碳酸钠) 进行自动加料，例如加料泵、称重系统、容积系统、质量系统等，然 而所有已知的系统通常也用在其它等纺织过程中。

很明显，体积越大，所花费到达新的染浴液化学/染色平衡的时间 就越长(所述平衡对于恒定地得到相同颜色色泽的是必须的)并且对 于可能的矫正干预的响应时间将会同样冗长，这对于产品质量是不利 的。

然而，使用靛的染浴液是不可替代的，除非改变颜色的色泽，这 是这种染料的另一个特性，但是，如所述的那样，它们通过添加连二 亚硫酸钠、苛性钠和染料连续地再生，以保持染浴液的化学/染色平衡 的恒定。

因此，相应于所生产的蓝色的变化，每个染色设备带有一定数目 的具有所有染槽的总容量的容器，用于这些染浴液的储存和再用。

为了定性的目的，在整个布匹染色所需的全部时间保持染浴液物 理化学条件的恒定是极其重要的，所述时间通常在15和36小时之间 变化，这取决于纱线长度和染色速度。

不幸的是，尽管染色机连续的机械和液压结构完备，由于所讨论 的大体积而且还由于上述众多单独的或者彼此相关的原因，借助复杂 的控制和加料系统可促使在染浴液条件下产生不希望的变化，连续用 靛染色始终是很难的操作，这里相当经常的是，问题解决与否或者得 到好的质量还与操作者的技能和经验有关。

这也在平幅连续染色系统中极端重要的事实下变得复杂，即在最 完整的且多功能的机器中的染色/上浆生产线的喂入纱线的长度甚至 可以达到约500/600米，这不仅使得控制整个单元困难，而且产生了 废物，并因此在每个布匹更换时造成资金损失。

这些问题在今天甚至比以往更加重要，如引领时尚的粗斜棉布织 物需要具有对颜色色泽的变化、洗涤的渗透和厚实感等的连续需求的 高的柔性，并需要织物在日益更加短的布匹中。

根据上面所述，显然需要染色装置的优点，所述染色装置允许使 用次硫酸钠和碳酸钠消耗急剧减少因而染浴液的盐浓度减小的许多染 色方法。

因此本发明的一个目的是提供一种染色装置，该装置允许使用次 硫酸钠和碳酸钠消耗急剧减少因而染浴液的盐浓度减小的多重染色方 法。

本发明的又一目的是显著减少染槽的数目并因此减小机器的尺寸 和成本，以减小回收槽的容积，允许快速达到染色平衡并使染色过程 最优，使这些过程独立于所有的外部变量。

本发明的另一目的是提供一种染色装置，该染色装置如此操作， 使得减小在空气中用于氧化的通道内纱线的长度并因此减少每次更换 布匹时的浪费成为可能。

本发明的另一目的是提供一种装置，该装置在靛染色中增加染料 在纤维中的扩散和固定，并且还增加染料自身的吸收能力(吸收率)。

本发明的另一目的是提供一种装置，该装置在靛染色中允许得到 相对于现有技术而言更高的颜色和厚实感性能，因而节省了染料并减 少了洗涤用水的污染。

由根据本发明的使用靛对纱线连续染色的染色装置实现这些以及 其它目的，所述染色装置具有所附权利要求1和22中所述的特征。

本发明进一步的特征和优点将随着本发明的说明书更加明显地显 现出来，本说明书(结合参考附图)出于说明的和非限制性的目的， 其中：

图1示出了根据本发明的染色装置的第一实施例的立起来的侧视 图；和

图2是根据本发明的染色装置的第二实施例的立起来的侧视图。

参考附图，这些示出了根据本发明使用靛的连续纱线染色装置。

为了清楚起见，下文仅对经纱线做出附图标记，即使所述描述也 明显地表示织物。

如图1所示，染色装置用附图标记100整体标识，所述染色装置 包括在惰性环境1中的染色分隔室和至少一个在惰性环境中的纱线3 的固定/脱水分隔室2，该染色分隔室为气密密封的，用于容纳染浴液。

在惰性的以及气密密封的环境中的固定/脱水分隔室2在功能上密 封地与染色分隔室1相连。

在分隔室1和2中设有用于在相同的分隔室内引入氮气和/或去氧 空气的装置4，以使这些分隔室成惰性的；在分隔室2中设有至少一 个装置5用于再次直接对纱线3进行直接加热和/或脱水。

在惰性环境中对纱线3直接加热，增强了纤维在染色分隔室1中 浸渍后染料在纤维中的扩散和固定，然而，由所含水分蒸发实现的脱 水允许在随后阶段染料的更大的吸收。

惰性环境允许在高和低的温度下，在含靛的染浴液中所使用的次 硫酸钠和碳酸钠的减少，并允许在不用对其中所含染料进行氧化的情 况下，对纱线加热和脱水。

惰性环境和对纱线的直接加热也使得用具有高浓度靛的染浴液进 行操作成为可能，在低等级和高的温度下，结合已知方法的新方法允 许得到许多不同的染色结果。

为了使染色分隔室1和固定/脱水分隔室2成惰性，除了用于连续 引入氮气和/或去氧空气的装置4，分隔室自身也分别配有装置6和7， 用来对其中所含空气进行最初排除。

用于在分隔室1和2内引入氮气和/或去氧空气的装置4包括至少 一个与加压的去氧空气或氮气的源相连的入口喷嘴8(未示出)。

另一方面，用于排除空气的装置6和7分别包括至少一个释放阀 9和10。

氮气或去氧空气的最初冲洗持续一段时间(此时阀9和10是打开 的)，由于过压力和不同的特定重量，允许空气从分隔室1和2释放。

对于产生分隔室1和2中的惰性环境所必须的冲洗时间是由分隔 室自身的内部条件的仪器检测确定，或者可供选择地，由专家先前的 评估和计算确定。

装置100还包括挤压元件11，该挤压元件位于惰性环境2中的固 定/脱水分隔室的上游。

根据本发明，用于直接对纱线3加热和/或脱水的装置有利地在图 1所示的优选实施例中由优选用流体加热的加热辊5表示。

更具体地，表示出六个位于固定/脱水分隔室2的加热辊5，纱线 3在加热辊上通过。

与特殊的染色方法相关的最后两个加热辊5也可以被冷却。

用于直接通过辐射加热纱线3的红外源，或者微波源或者用于直 接加热纱线3的无线电频率，可以可供选择地使用作为纱线3的直接 加热装置5。

然而需要指出的是，可以使用用于直接加热纱线3的任何适当的 加热装置，所有装置都包括在本发明所保护的范围内。

惰性分隔室2还包括非直接加热装置12。

该非直接加热装置12包括带有斜边的反冷凝瓦13以及有暖流在 其中循环的线圈14。

根据图1所示的实施例，暖流为蒸气，因而位于线圈14的一端的 蒸气入口连接部15以及设想用于冷凝物16的位于线圈14相对端的出 口；这种加热也可用其它装置实现。

双边反冷凝瓦13防止冷凝物滴到下面的纱线3上。

惰性固定/脱水分隔室2还包括在所述侧壁和底部上的壁的冷却装 置17以使从沿直接加热装置5的通道的纱线3蒸发的水冷凝。

在图1所示的实施例中，冷却装置17包括两个线圈18(冷流通 过线圈流动)、用于冷流19的两个入口和用于已经在线圈端部被加热 的流体的两个出口20。

还设有溢流门21用于冷凝物的侧部传送，所述溢流门用于引导冷 凝以避免滴到纱线3上。

为此，在分隔室2的底部上还设有冷凝物的收集点22，该收集点 与由特定的控制装置24例如冷凝物的最大-最小电平探针驱动的释放 阀23相连。

根据图2所示的另一个实施例，至少设有蒸气抽吸装置102例如 离心抽吸装置和至少一个热交换器104，该蒸气抽吸装置位于惰性固 定/脱水分隔室2外并用于从所述分隔室2抽吸带有蒸气的流体，该热 交换器用于冷凝来自分隔室2的水蒸气并使脱水的流体返回到相同的 分隔室2。

以一种已知的方式，热交换器104包括线圈106和释放阀108， 冷却流体通过线圈流动，该释放阀用于与热交换器104的底部相应进 行冷凝的水。

该固定/脱水分隔室2还包括位于直接加热辊5下游的密封组25。

密封组25在防止包含在其中的氮气或去氧空气的释放的情况下， 允许纱线3离开分隔室2。

除图1所示外，所述密封组25可通过各种已知方式生产，该密封 组包括两个带有相关洗涤器的相对的橡胶辊。

另一方面，染色分隔室1包括至少一个槽26和至少一个相对于槽 26可举起的并可重新合上的盖27，以便进行满意的清洁和维护干预。

由于特定的密封装置28，染色分隔室1气密地闭合。

具体而言，在图1所示的优选实施例中，密封装置28由周边基座 29表示，该周边基座用于与盖27接合以形成液气密封。

可供选择地，置于盖27和槽26之间的洗涤器(未示出)可以设 想作为气密密封装置28，该洗涤器也包括在本发明的保护范围内。

如前所述，在染色分隔室1内用于直接加热纱线3的装置5的上 游，设有能够在纱线3上施加强大压力的挤压元件11。

由元件11施加到离开染色分隔室1的纱线3上的强大压力，允许 从纱线3除去过多的润湿。

如图1所示，染色分隔室1还配有至少一个装置30，用于非直接 或非接触地对染浴液进行加热或冷却。

具体地，为此，分隔室1具有用于非直接地和非接触地加热或冷 却(取决于染色处理)包含在分隔室1中的染浴液的至少一个线圈31， 在该线圈中加热或冷却流体循环。

为此，线圈31以已知的方式靠近分隔室1的底部形成间隙。

根据本发明，还有利地设有位于分隔室1的底部附近的浸渍辊32， 该浸渍辊迫使纱线3穿入在分隔室1底部附近的染浴液内。

中间挤压元件33设在染色分隔室1的浸渍辊32之间。

中间挤压元件33施加的压力比元件11施加的压力低，这有利于 在纱线3中的染料的渗透和均匀分散。

分隔室1有利地具有带拦截阀(未示出)的入口34a、34b和溢流 类型的出口35a、35b。

由于上面的入口和出口，通过选择相关的阀，染色分隔室1可以 根据所要实现的染色方法用不同的染浴液等级来操作。

分隔室1始终用最大的纱线量和最小可能的染浴液进行操作的可 能性也是由于在分隔室1底部的对辊32进行封套的特殊形状实现的。

如图1所示，在分隔室1和分隔室2之间的连接区域可以由气密 密封形成，该处设置导辊36和37用于限定纱线3的路径，或者连接 区域可以通过在分隔室1的出口和分隔室2的入口应用密封装置来产 生。

根据本发明的装置100允许上述待用靛染色的纱线使用包括下面 阶段的方法：

a)将纱线3浸渍在带有靛的染浴液的分隔室1中；

b)在分隔室1的染浴液的出口，用强大的压力在纱线3上施加挤 压；

c)在分隔室2中直接加热纱线3以增强纤维中染料的扩散和固定， 并且使染料脱水以增强随后阶段中的染料的吸收；

d)以已知的方式使纱线在装置100外经受氧化。

上述染色方法具有的特征基本上是在惰性环境中完成。

具体而言，阶段a)至c)在惰性环境中实现，即不需要染浴液和 用减少的染浴液(隐色体)浸渍的纱线进入与空气中的氧气接触，因 此避免了染浴液和在染浴液中浸渍的纱线的氧化，这种氧化对次硫酸 钠和碳酸钠具有相当大的破坏作用。

还需要指出的是，在使用靛的染色方法开始之前，氮气流或去氧 空气流通过喷嘴8被引入分隔室1和2一段必要的时间，通过装置6 和7排除其中包含的空气，因此产生了基本上的惰性环境。

因此产生的惰性环境由于装置100的真空密封和通过喷嘴8的连 续的流被这样保持。

根据本发明的方法，包括在分隔室1中的靛染浴液有利地通过促 进其向纱线内渗透而加热，或者可以适当地冷却以增加染料的皮层性， 以及其对纤维的亲和性，因此增加颜色的强度，已知颜色的强度随温 度的降低而增加。

还需要指出的是，为了促进分隔室1中的染浴液中的纱线上的染 料的渗透和均匀扩散，与上述染浴液相应，纱线3经受元件33轻微的 挤压。

根据本发明的装置100可以嵌入到任何传统靛染色设备中；也可 在相同的染色设备中设想不同的装置100。

另外，根据本发明的装置100还可包括用于再次将在染色分隔室 1内、离开惰性的固定/脱水分隔室2的纱线3再次引入的装置(未示 出)。这样，实现了连续周期的染色方法(循环)，这减少了在同一个 设备中待连续定位的装置100的数目。

因此，根据本发明的装置100和方法实现了说明书前序中提到的 目的，并且与至今在靛染色工艺中采用的机器和方法不同，所述机器 和方法使得处理槽数目大量减少，并因此降低设备成本且减少在更换 布匹期间所产生的浪费。

在靛染色情况下，由此根据本发明所实现的装置100和用该装置 实现的方法还有利地使在惰性环境中操作成为可能，所述惰性环境允 许纱线在不用染料氧化的情况下被脱水，并大量减少次硫酸钠和碳酸 钠的正常消耗。

由于根据本发明的直接加热装置5，在惰性环境中对纱线进行加 热和/或脱水增加了纱线中染料的扩散和固定以及纱线本身的吸收率 (染料吸收能力)，因此使染色方法更有效、经济和生态。

本发明的描述是出于说明而非限定的目的，根据本发明的优选实 施例，本领域的技术人员可明显地做出改变和/或修改，但是所有改变 和/或修改都包含在所附的权利要求所限定的保护范围中。