紡織工業(yè)智能無水印染設(shè)備的開發(fā)與應(yīng)用

紡織工業(yè)智能無水印染設(shè)備的開發(fā)與應(yīng)用

中國是一個紡織大國，也是紡織大國。印染行業(yè)排放的廢水是我國工業(yè)系統(tǒng)中的重點污染源之一。印染廢水具有水量大、有機污染物含量高(COD值高)、色度深、堿性大、水質(zhì)變化大等特點,屬難處理的工業(yè)廢水。國家環(huán)保總局統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,印染行業(yè)廢水總量位于全國各工業(yè)部門排放總量的第5位,占紡織行業(yè)的80%,而其廢水中污染物排放總量(以COD計)則位于各工業(yè)部門第6位。隨著我國印染工業(yè)的迅速發(fā)展,部分區(qū)域的印染廢水排放量和污染程度均大幅度上升,加上紡織印染產(chǎn)品種類多樣化及更新速度的加快,印染行業(yè)應(yīng)用新原料、新染料、新助劑開發(fā)了許多新產(chǎn)品,使印染廢水成分更為復(fù)雜,處理更為困難。從源頭上減少水和蒸汽的使用,是減少廢水排放的最佳途徑。1推廣預(yù)染色設(shè)備1.1采用在線染色工藝許多企業(yè)在新建或擴、改建時,注意用技術(shù)先進、能源節(jié)約、排放量低的設(shè)備來裝備或更新現(xiàn)有的技術(shù)相對落后、能耗大、排放多的設(shè)備,取得了很好的效果。如在以浸漬處理為主的染整加工過程中,小浴比的加工設(shè)備已經(jīng)成為印染廠的首選設(shè)備,香港立信公司推出的THENAIRFLOW系列氣霧染色機,可以適應(yīng)高溫高壓和常壓條件的染色要求,染色浴比降到1∶3;意大利BRAZZOLI(巴佐尼)公司采用INNOTECHNOLOGY——染液橫動技術(shù)推出的INNOFLOWEXL勻流染色機,可以使活性染料中深色耗水量僅為40~50m3/t,耗電量僅相當(dāng)于氣霧染色機的1/3,且能獲得很好的重演性和勻染效果。這些設(shè)備可以節(jié)約大量的染色用水和蒸汽,同時也減輕了污水的排放和治理負(fù)擔(dān)。毛紡織行業(yè)引進的意大利洗毛機,可進行補水循環(huán)使用,將換水周期由國產(chǎn)設(shè)備的6h/次延長至15天/次,可節(jié)約大量洗毛用水。丹東恒星精細(xì)化工有限公司在“國家863課題”的重點支持下,經(jīng)過兩年技術(shù)攻關(guān),完成了“智能無水印染設(shè)備”的研發(fā),并就此申請國家發(fā)明專利2項、國際發(fā)明專利1項。這套具有自主知識產(chǎn)權(quán)的智能無水印染專用設(shè)備,其幅寬為1.8m和2.8m,解決了染料印花浮色凈洗及傳統(tǒng)工藝清洗網(wǎng)輥的大量耗水排污問題。經(jīng)權(quán)威部門檢測,新鮮水耗用量較傳統(tǒng)技術(shù)降低99.8%以上,污水排放量為零,綜合節(jié)能60%以上。1.2織物的性能要求三:autofoam泡沫染整加工工藝見圖3DTC科技(香港)有限公司推出的AUTOFOAM泡沫整理系統(tǒng)采用穩(wěn)定的泡沫作為染液和整理液的分散介質(zhì),使得織物的帶液率由70%降為30%,節(jié)約能源38.9%,節(jié)約燃?xì)?9.1%。AUTOFOAM是以空氣代替一部分水來分散溶解化學(xué)整理品,用物理的方式將化學(xué)整理品整體制造成內(nèi)含大量空氣的泡沫,這是細(xì)密泡沫具有相當(dāng)?shù)募?xì)度、均勻度和可控制穩(wěn)定性,將這些泡沫均勻分布到待處理品的表面,并按工藝的要求形成表面的、半滲透的或全滲透的不同加工方式。由于泡沫液中有大量的空氣代替水分,所以織物的帶水率只有10%~30%,而普通的后整理加工的帶水率則高達65%~70%。這對于降低用水、節(jié)約能源、提升設(shè)備車速、減少后續(xù)的水洗浪費,有巨大的效益。AUTOFOAM是環(huán)保型產(chǎn)品,有20多年的歷史,在對于環(huán)保要求極高的歐美、日本有超過400家用戶。AUTOFOAM符合國際主流的節(jié)水節(jié)能、降低消耗、降低污水排放、提升產(chǎn)品質(zhì)量的環(huán)保理念,符合我國“發(fā)展環(huán)保,建立節(jié)約型社會”的基本國策。上海譽輝化工有限公司泡沫染整加工系統(tǒng)(設(shè)備)獲得了科技部的創(chuàng)新獎項,其推出了一種具有自主專利設(shè)計的高效Neovi–foam泡沫發(fā)生器和施加器,創(chuàng)造性地解決了傳統(tǒng)施加方式所出現(xiàn)的不穩(wěn)定泡沫易提前破裂,泡沫穩(wěn)定性過高,不易破裂,難以滲入織物的內(nèi)部,造成織物表面的色差以及設(shè)備操作、調(diào)整麻煩等問題。由于泡沫從發(fā)生器出口到織物幅寬位置任意一點的距離一致,因此達到了泡沫衰減程度一致的效果,進而消除了染色偏差和條紋,攻克了核心技術(shù)“非穩(wěn)定泡沫的橫向均勻”這一世界難題(原有泡沫染整設(shè)備泡沫橫向均勻度不穩(wěn)定,容易造成織物染色不均勻)。泡沫整理系統(tǒng)通過空氣代替大部分水?dāng)y帶化學(xué)品或染料均勻地施加到織物表面或內(nèi)部,給液量、化學(xué)品滲透程度等主要參數(shù)均可通過電腦進行控制,解決了傳統(tǒng)的通過軋車或噴霧等加料方式的缺陷。目前美欣達集團、慶茂集團、華紡集團、曠達集團等著名染整加工企業(yè)已相繼應(yīng)用了該設(shè)備。與傳統(tǒng)的浸軋方式相比,實現(xiàn)干燥能源成本減少大約50%,織物加工速度提高40%,用水量減少30%~90%。而且泡沫處理也可以減少污水量,污水處理成本可減少50%~60%,化學(xué)品用量消耗可減少60%~70%。1.3余熱回收利用對用水用汽量大的原有設(shè)備的技術(shù)改造有以下幾方面。(1)還原汽蒸箱由液封口改造為汽封口,汽蒸箱內(nèi)保持微正壓狀態(tài),并加裝自動控溫裝置,根據(jù)不同織物設(shè)定汽蒸溫度。據(jù)相關(guān)工廠介紹,這一技術(shù)可節(jié)約蒸汽約20%,用于活性染料汽蒸固色時,可使活性染料的利用率明顯提高,固色液可節(jié)約50%~55%,廢水排放減少,而且布面質(zhì)量明顯改善。(2)利用余熱回收,減少加熱蒸汽用量,從而減少用水和廢水。印染生產(chǎn)中隨處可見的帶有熱量的冷卻水、冷凝水、機臺排出的廢水、廢氣,以往都是任其排放,不僅對環(huán)境帶來影響,而且造成大量熱能的浪費。這些生產(chǎn)過程中的余熱目前已為許多工廠加以利用,常見的余熱回用方式有以下幾種:(1)生產(chǎn)廢水余熱回用:水洗機排出的廢水水溫高達80℃以上,通過熱交換器后排放,可以將新鮮冷水加熱到40~50℃;(2)染缸廢水余熱利用:THEN(特恩)公司推出的AlRFLOWAFE氣流染色機具有高溫直排功能,將高溫染液通過熱交換器再排放,冷水經(jīng)此熱交換后可升溫至60~70℃;(3)鍋爐煙道氣余熱回收利用:利用高溫鍋爐煙道廢氣加熱飽和蒸汽使之成為過熱蒸汽,作為印染加工熱源。均可減少加熱蒸汽用量,從而減少用水和廢水。2開發(fā)和應(yīng)用低水印花制造技術(shù)和方法2.1無水處理技術(shù)2.1.1體和液體的溶解二氧化碳在一定溫度和壓力下,可呈臨界和超臨界狀態(tài),在臨界壓力狀態(tài)下,具有氣體和液體的中間性質(zhì)。超臨界流體的粘度和氣體相近,擴散系數(shù)在氣體和液體之間,滲透力很大,由于能獲得和液體同等的密度,所以溶解力也很大,對物質(zhì)溶解快。為此,印染行業(yè)利用超臨界二氧化碳的強溶解力將染料溶解,并利用超臨界二氧化碳的高度擴散性,將染料滲透到纖維內(nèi)部進行染色,成為世界各國爭相研究的前沿課題。超臨界二氧化碳印染技術(shù)已取得重大進展,染色時間大大縮短,沒有污水、廢氣,少去了印染、漂洗的繁瑣程序,全部原料還能循環(huán)再利用。但目前世界上這項技術(shù)產(chǎn)業(yè)化仍有相當(dāng)?shù)睦щy。2.1.2數(shù)碼噴墨印花技術(shù)的特點數(shù)碼噴墨印花技術(shù)(簡稱數(shù)碼噴印)工作原理與噴墨打印機相似,是將花樣圖案通過數(shù)字形式輸入計算機,通過印花分色描稿系統(tǒng)(CAD)編輯處理,再由計算機控制微壓電式噴墨嘴把專用染液直接噴射到紡織品上,形成所需圖案。數(shù)碼噴印技術(shù)的出現(xiàn)為紡織行業(yè)跳出傳統(tǒng)紡織印染模式提供了備選方案。作為一種低污染、按需定制、可實現(xiàn)網(wǎng)上設(shè)計和服務(wù)的新型印花工藝,數(shù)碼噴印技術(shù)具有較高技術(shù)門檻和強大生命力。數(shù)碼印花系統(tǒng)已實現(xiàn)140m2/h的最高噴印速度,1080dpi的最高噴印精度,支持活性、分散、酸性、涂料等專業(yè)染料墨水,對于各種棉、麻、絲、毛、尼龍、滌綸等天然或者人造纖維的針織和梭織面料都可以進行加工。數(shù)碼噴印具有明顯的環(huán)保優(yōu)勢,與傳統(tǒng)印花技術(shù)相比采用該技術(shù)耗電量下降50%,耗水量下降30%,染料用量下降60%,污染程度僅為傳統(tǒng)技術(shù)的1/25,污水易處理,能達到一級排放標(biāo)準(zhǔn);相同產(chǎn)值能耗只有傳統(tǒng)印花的1/10、相同收益能耗只有傳統(tǒng)印花的1/30,投資收益是傳統(tǒng)印花的3.5倍。浙江省2006年印花布產(chǎn)量68億m,排污2.5億t。據(jù)此測算如果浙江省數(shù)碼印花年產(chǎn)量達到傳統(tǒng)印花1%的比例,那么耗電將減少143萬kW?h,耗水將減少109萬t,可減少排污150萬t,等于保護了3000萬t的清潔水源。2.1.3新、環(huán)保、節(jié)能、節(jié)水一體的轉(zhuǎn)移印花用零排放的升華轉(zhuǎn)移印花法(無水印花)逐步取代傳統(tǒng)的有水印花,從濕法印染逐步向干法印染過渡。江陰雪豹精細(xì)化工研究所近年來潛心研究,成功開發(fā)升華轉(zhuǎn)移印花技術(shù),將創(chuàng)新、環(huán)保、節(jié)能、節(jié)水融為一體,可用于各種纖維織物轉(zhuǎn)移印花,技術(shù)正在推廣之中。紹興“犇牛印染”攻克了分散染料的全棉等天然纖維織物熱升華轉(zhuǎn)移印花技術(shù)難題,對已做好半漂處理的棉、麻、絲等紡織品選用浸、軋、噴、刷等方法,配合使用該公司研制的新型調(diào)節(jié)劑進行預(yù)處理并烘干后,就與傳統(tǒng)轉(zhuǎn)移印花流程一致。該技術(shù)的優(yōu)點是適用于大批量生產(chǎn),而且免去了印花過程中大量的后續(xù)清洗工作,節(jié)約了干燥用熱能,可以實現(xiàn)真正的無水印花。一條印花生產(chǎn)線設(shè)備每天可直接減排污水200t,比傳統(tǒng)印花設(shè)備污水排量減少45%以上。2.2泡沫紡織機技術(shù)2.2.1矯正工藝及工藝泡沫染整加工工藝中最先得到應(yīng)用和發(fā)展,且發(fā)展最快的當(dāng)屬泡沫整理工藝。到目前為止,泡沫整理已成功地應(yīng)用于泡沫樹脂整理、泡沫柔軟整理、泡沫阻燃涂層整理、泡沫拒水以及吸濕整理、泡沫增白整理等,此外還發(fā)展了綜合各種整理效果的泡沫多功能整理。2.2.2可節(jié)約、節(jié)能、改善織物的性能泡沫印花可以說是以空氣來增稠印花色漿,以代替?zhèn)鹘y(tǒng)使用的天然或合成糊料,它具有節(jié)省糊料費用、節(jié)約烘干能耗、印漿容易洗干凈、既減少用水,又節(jié)約能耗、改善印花后織物的手感等優(yōu)點。2.2.3織物染整加工工藝設(shè)計泡沫染色是在染液中加入發(fā)泡劑,將染液加工成泡沫的形態(tài)后再施加到織物上去。與常規(guī)技術(shù)相比,泡沫染色具有節(jié)約烘燥能源、節(jié)約用水、提高車速等優(yōu)點。如地毯泡沫染色,20世紀(jì)80年代初期已有多家公司使用地毯泡沫染色設(shè)備進行生產(chǎn)。機型主要有單面、雙面、多色染色機等,其中雙面泡沫染色機,賦予織物兩面不同的染色效果。而多色染色(又稱無規(guī)則染色)是利用泡沫的流變性,使用適當(dāng)?shù)氖┘臃椒▉慝@得常規(guī)染色法難以得到的獨特的無規(guī)則染色效果,而地毯特別適合于染成無規(guī)則色澤效果。地毯泡沫染色最先采用的是Sandoz公司研制的間歇式染色工藝,稱之為“Sancowad工藝”,隨后開發(fā)了連續(xù)式染色工藝,并且取得了重大進展。絨類織物由于纖維的高吸液性,因此在進行傳統(tǒng)染色時就特別困難,絨類織物的泡沫染色在干布上30%~40%的泡沫吸液率,能最大限度地節(jié)能和節(jié)水。目前我國泡沫染整加工技術(shù)已在紡織品拒水拒油、親水、柔軟、阻燃、抗皺、防縮、抗菌、抗紫外等后整理生產(chǎn),牛仔布加色、涂料染色、活性染料染色、泡沫多彩染色等印染加工以及泡沫上漿、泡沫漿紗、泡沫絲光、非織造布和地毯行業(yè)的浸膠、涂背膠、染色等各種功能整理領(lǐng)域獲得了理想效果,節(jié)水節(jié)能效果明顯。2.3節(jié)能型滌棉混紡產(chǎn)品的工藝特點(1)開發(fā)節(jié)水印染工藝。如滌/棉混紡產(chǎn)品浸染染色工藝由傳統(tǒng)的分散活性“二浴法”改為“一浴法中性染色工藝”,可實現(xiàn)染色時間縮短1/3、節(jié)水40%、節(jié)電40%、節(jié)約蒸汽40%。滌/棉混紡產(chǎn)品采用前處理和滌綸堿性染色一浴一步法工藝,比傳統(tǒng)滌/棉染整工藝節(jié)水35%。低溫前處理、低溫染色、低溫皂洗等工藝,明顯節(jié)約升溫所用的蒸汽。(2)采用不同加工方法的合理組合,實現(xiàn)特殊的工藝效果,同時達到節(jié)水節(jié)能減排的目的。如錦棉交織物,先用浸染法染錦綸,再用軋染法套染棉,在連續(xù)水